Sabemos que la vida en la Tierra es muy compleja y además única hasta donde sabemos. A eso tenemos que agregarle que compartimos el mundo con virus que poseen un genoma que es completamente diferente a la vida que conocemos.

Los virus que infectan a las bacterias, apropiadamente llamados bacteriófagos, y sus presas han estado en guerra durante eones, y cada lado ha desarrollado tácticas más «diabólicas» para infectarse o destruirse entre sí. Finalmente, algunos bacteriófagos llevaron esta carrera armamentista a un nuevo nivel al cambiar la forma en que codifican su ADN.

Al menos, eso es lo que creemos que sucedió. Una vez que se pensó que era un caso atípico, una nueva investigación publicada en tres artículos separados muestra que hay todo un ejército de bacteriófagos con ADN no estándar, que los investigadores llaman genoma Z.

Michael Grome y Farren Isaacs, biólogos de Yale University, escriben en una reciente edición de Science que se adjunta a la nueva investigación sobre genética de bacteriófagos:

“El ADN genómico se compone de cuatro nucleótidos estándar … Estas nucleobases forman el alfabeto genético, ATCG, que se conserva en todos los dominios de la vida. Sin embargo, en 1977, se descubrió el cianófago S-2L del virus del ADN con todos los casos de ‘A’ sustituidos con 2-aminoadenina (Z) en todo su genoma formando el alfabeto genético ZTCG”.

Representación artística de bacteriófagos. Crédito: University of Texas

La razón parecía ser la autoprotección. Dentro de los ‘peldaños’ de conexión de una doble hélice de ADN, la base ‘Z’ forma un triple enlace con la base ‘T’ opuesta, uno más que los dos enlaces de la conexión A: T regular. Esto hace que el genoma viral sea más resistente y más difícil para las bacterias separarlo con sustancias químicas llamadas nucleasas.

Aunque los científicos estaban fascinados, no se encontraron otros bacteriófagos con el genoma Z, y con la dificultad de cultivar S-2L en un laboratorio, el genoma Z se dejó de lado como curiosidad.

Ahora, la investigación documentada en tres estudios separados de investigadores en Francia y China muestra que esto no fue algo único, al mismo tiempo que caracteriza cómo funciona el genoma Z y cómo se ensambla.

Yan Zhou de la Tianjin University y primer autor del estudio, escribió en su artículo:

“Los científicos han soñado durante mucho tiempo con aumentar la diversidad de bases. Nuestro trabajo muestra que la naturaleza ya ha encontrado una manera de hacerlo”.

Bacteriófagos infectando a una bacteria a través de un microscopio electrónico. (Public domain)

El equipo de Zhou, junto con otro grupo dirigido por la microbióloga Dona Sleiman del Institut Pasteu, encontraron dos proteínas principales a las que llamaron PurZ y PurB; estos forman la base ‘Z’.

Un tercer grupo, dirigido por la bióloga sintética de la Université Paris-Saclay, Valerie Pezo, corroboró esos hallazgos y analizó una enzima, llamada DpoZ, que es responsable de ensamblar todo el genoma Z en conjunto.

Los tres buscaron en las bases de datos de secuencias genéticas las secuencias relacionadas con sus proteínas y enzimas, y encontraron una amplia variedad de bacteriófagos con genes similares.

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Jef Boeke, un biólogo molecular de la New York University que no estaba involucrado en el trabajo, dijo a The Scientist:

“[Los autores] han hecho un trabajo asombrosamente completo al demostrar que este no es un valor atípico loco, pero hay un grupo completo de bacteriófagos que tienen este tipo de material genético”.

Todavía quedan muchas preguntas por responder sobre el genoma Z.

Estructura de un bacteriófago. (Public domain)

Por ejemplo, ¿es un genoma Z compatible con la maquinaria celular normal como la nuestra? ¿Y podría usarse de la misma manera que está comenzando a usarse el ADN artificial ?

El equipo dirigido por Zhou dijo en su artículo:

“La base Z ha sido identificada sin ambigüedades en un meteorito carbonoso y propuesta como una base nucleotídica que podría haber estado disponible para el origen de la vida. Teniendo en cuenta que la base Z fue descubierta en un meteorito, nuestro trabajo puede despertar interés en la investigación interdisciplinaria sobre los orígenes de la vida y la astrobiología”.

Los tres artículos han sido publicados en Science AQUÍ, AQUÍ Y AQUÍ.