Un gen egoísta provoca una cooperación social en la levadura

Unos científicos cuya labor ha sido financiada con fondos comunitarios han identificado un gen que impone un comportamiento social en la levadura. Las células de la levadura que poseen el gen FLO1 se pegan literalmente las unas a las otras para protegerse de peligros como los antibióticos y el alcohol. En cambio, las células de la levadura que carecen del gen FLO1 quedan excluidas del grupo.Este hallazgo, aparte de arrojar luz sobre la evolución del comportamiento social y los mecanismos de los llamados genes egoístas, podría resultar útil en la industria cervecera y también en hospitales, dado que muchos tipos de levadura responsables de diversas patologías también se amontonan, lo que dificulta enormemente el tratamiento.

Parte del apoyo a este trabajo, publicado en la revista Cell, procedió del proyecto FUNGWALL ("La pared celular fúngica como diana de terapias antifúngicas"), financiado a su vez mediante el área temática "Ciencias de la vida, genómica y biotecnología para la salud" del Sexto Programa Marco (6PM).

La capacidad de la levadura (Saccharomyces cerevisiae) para formar cúmulos es bien conocida en la industria cervecera, donde aprovechan precisamente esta capacidad para retirar la levadura de la cerveza una vez concluida la fermentación. Sin embargo, esta característica era desconocida para gran parte de la comunidad científica, razón por la que se ha inhibido esta tendencia a la acumulación en muchas de las cepas de levadura usadas en los laboratorios.

En este estudio, científicos de Bélgica, Francia y Estados Unidos explican que un gen en concreto, el FLO1, es el responsable de la conducta de acumulación de la levadura. El FLO1 produce una proteína adhesiva sobre la superficie de las células de levadura que hace que éstas se adhieran entre sí y formen enormes cúmulos (o "flóculos") que contienen miles de células. Las células que hay en el interior del cúmulo quedan resguardadas frente al estrés, los antibióticos y otros peligros gracias al parapeto que brindan las células del exterior, que se sacrifican por el bien común.

En un sistema así sería previsible encontrar células "tramposas" que no generaran dicha proteína pegajosa y que, a pesar de ello, se beneficiaran de la protección que brinda esta acumulación. En teoría, esas células gozarían de mejores condiciones que las demás y acabarían dominando toda la población.

Pero en realidad esto ocurre excepcionalmente. Una cooperación resulta con frecuencia beneficiosa tanto para quien presta la ayuda como para quien la recibe. Así, los individuos pueden sentir el impulso de ayudar a sus parientes, puesto que esta acción contribuirá a que sus genes (que también tienen sus parientes) se transmitan a la generación siguiente.

Pero, en el caso de la levadura, el FLO1 soluciona de otra forma el problema de las células que no colaboran.

"Curiosamente, las células que expresan el FLO1 no sólo hacen un frente común contra el estrés, sino que también consiguen así excluir del cúmulo a las células que no lo expresan, de manera que estas incautas células quedan desprotegidas", explicó Kevin Verstrepen de la Universidad de Harvard (Estados Unidos) y del Instituto de Biotecnología de Flandes (VIB), en Bélgica. "Todo ello por la acción de un único gen."

Los investigadores sugieren que el mecanismo que rige todo ello podría ser en realidad bien sencillo: dos células con proteínas del FLO1 pueden crear enlaces recíprocos que son más sólidos que las relaciones unidireccionales que se dan entre una célula que posee las proteínas adhesivas y otra que carece de ellas.

El efecto del FLO1 es tan intenso que las células de levadura de distintas especies se adhieren entre sí sin ninguna dificultad; basta que posean este gen. Esto lleva a los investigadores a aventurar la posibilidad de que el FLO1 sea un "gen de la barba verde" (green beard gene). Se trata de genes que promueven la cooperación y garantizan la identificación de individuos altruistas, al objeto de excluir a los que no colaboran e impedir que se hagan con el control de la población. Por el momento se han hallado muy pocos genes de la barba verde.

"El FLO1 da fuerza a la llamada "teoría del gen egoísta", que sitúa el gen, y no el genoma, en el mismo centro de la evolución", comentó Kevin Foster, de la Universidad de Harvard. "El FLO1 es un gen egoísta que favorece su propia proliferación sin una gran influencia del resto de genes incluidos en el genoma, aunque curiosamente ejerce este egoísmo promoviendo un mecanismo de cooperación social."

Las conclusiones de este trabajo podrían tener importantes implicaciones prácticas. Los investigadores observaron que la levadura sólo produce la pegajosa proteína del FLO1 cuando detecta una sustancia química que delata la presencia cercana de gran cantidad de otras células de levadura. En la industria cervecera podrían aprovechar este conocimiento para controlar la conducta de acumulación de la levadura y perfeccionar el proceso de producción de la cerveza.

Por otra parte, en el contexto clínico, hay células de levadura causantes de enfermedades que, con frecuencia, se acumulan y dan lugar a biopelículas que resultan extremadamente difíciles de tratar. Estas infecciones pueden resultar mortales para personas con un sistema inmunitario debilitado como consecuencia de un tratamiento contra el cáncer, una infección de VIH o el trasplante de un órgano.

"Cada año mueren miles de personas no por tener SIDA o cáncer, sino por infecciones de levadura", informó el Dr. Verstrepen. "Una vez alcanza el torrente sanguíneo, esta infección es muy mortífera." Los investigadores confían en que, sabiendo lo que hace que las células de levadura formen cúmulos, la comunidad médica se encontrará en mejor disposición para combatir estas infecciones.

Para más información: Cell y Universidad de Harvard