Científicos descongelan el moho de Fleming que dio origen a la penicilina y secuencian su genoma

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Científicos descongelan el moho de Fleming que dio origen a la penicilina y secuencian su genoma

Moho de Fleming descongelado para ser estudiado / Barraclough et al

Alexander Fleming descubrió la penicilina por casualidad. En 1928 el científico escocés dejó una placa de Petri con Staphylococcus y creció moho por accidente. Ahora, esa misma cepa acaba de ser descongelada y secuenciada. Los resultados del estudio han sido publicados Scientific Reports.

El equipo dirigido por el biólogo evolutivo Timothy Barraclough del Imperial College de Londres (ICL) y la Universidad de Oxford inicialmente quiso usar el hongo de Fleming para algunos experimentos. Pero se dieron cuenta que nadie había secuenciado el genoma de este Penicillium original, a pesar de su importancia histórica para el campo.

La evolución

La secuencia recién derivada se comparó con dos genomas de Penicillium producidos comercialmente en EE.UU. Esto permitió a los investigadores ver cómo la producción a escala industrial ha cambiado ligeramente la composición genética del moho a lo largo del tiempo.

El penicillium y otros mohos producen moléculas de antibióticos de forma natural como parte de sus propios sistemas de defensa contra los microbios. Dado que los microbios evolucionan muy rápido para contrarrestar estas defensas, los mohos responden con la misma estrategia.

Estudiar exactamente cómo evolucionan los mohos podría proporcionar nuevos conocimientos sobre el problema actual de la resistencia a los antibióticos. “Nuestra investigación podría ayudar a inspirar soluciones novedosas para combatir la resistencia a los antibióticos”, explicó el biólogo Ayush Pathak del ICL.

El estudio

Para su investigación, el equipo descongeló una muestra de Penicillium rubens de Fleming y la volvió a cultivar. Luego tomaron muestras y secuenciaron ese moho recién crecido. El genoma resultante se comparó luego con las cepas estadounidenses.

El Penicillium norteamericano que dio origen a la producción industrial fue aislado de un árbol de melón. Esta cepa fue sometida a irradiación con rayos X y luz ultravioleta, y selección artificial para producir una cepa con altas tasas de producción de penicilina.

Al comparar ambas cepas, los investigadores observaron dos tipos de genes. Los genes que codifican las enzimas que ayudan en la producción de penicilina y los que regulan la producción de las mismas enzimas.

Resulta que el moho Fleming y el moho estadounidense tienen prácticamente el mismo código genético para las enzimas reguladoras. Curiosamente, el estadounidense tenía más copias, lo que ayudaría a esas cepas a producir más penicilina. Pero eso no es inesperado, ya que se cultivaron específicamente para ese propósito, aunque sí proporciona una idea de los resultados del proceso de domesticación.

Diferencias

Sin embargo, los genes codificantes fueron ligeramente diferentes entre la cepa británica de Fleming y las cepas estadounidenses. Esto es el resultado de la evolución natural, probablemente en respuesta a las diferencias en los microbios que amenazan los mohos en sus entornos locales.

Es esta diferencia naturalmente evolucionada la que podría ser clave para ayudar a desarrollar soluciones al problema de la resistencia a los antibióticos. “La producción industrial de penicilina se concentró en la cantidad producida, y los pasos utilizados para mejorar artificialmente la producción llevaron a cambios en el número de genes”, explicó Pathak.

Pero es posible que los métodos industriales hayan pasado por alto algunas soluciones para optimizar el diseño de la penicilina. Este estudio les da a los científicos una oportunidad para aprender de las respuestas naturales a la evolución de la resistencia a los antibióticos.

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