Fusarium xylarioides, un fungo transmitido polo solo, causa a "enfermidade do marchitez do café" que ten antecedentes de causar danos importantes aos cultivos de café. Houbo brotes da enfermidade na década de 1920 que foron xestionados adecuadamente. Non obstante, a enfermidade volveu fusionarse no seu momento, provocando brotes que causaron graves danos nos cultivos. Estudos anteriores indicaran que a especie fúngica causante puido evolucionar adquirindo xenes de especies relacionadas. Un estudo publicado o 5 de decembro de 2024 confirmou que a reaparición de brotes de enfermidade do marchitez do café foi debido a transferencias xenéticas horizontais desde a especie fúngica relacionada Fusarium oxysporum á especie causante Fusarium xylarioides, o que permitiu que a especie fúngica causante evolucionase e adquira a adecuada características para infectar os cultivos que provocan a reaparición de brotes e danos ás plantas de café.
En enxeñaría xenética, o novo xene ou ADN transfírese artificialmente á célula dun organismo mediante vectores como plásmidos ou virus modificados para introducir novas capacidades nun organismo.
Na natureza, a transferencia de xenes ou a transmisión de información xenética ten lugar na reprodución vertical de pais a descendentes en xeracións. Esta é unha característica común nos eucariotas que lles permite adquirir variación para a adaptación e a evolución. En procariotas como nas bacterias, porén, os materiais xenéticos transfírense horizontalmente (ou lateralmente) entre organismos da mesma xeración sen implicar a reprodución. Isto chámase transferencia horizontal de xenes (HGT) e é a única forma en que as bacterias poden adquirir novos xenes para adaptarse ás presións de selección negativas e evolucionar para sobrevivir. Isto pode ocorrer pola transferencia de ADN do medio e a súa integración no cromosoma ou plásmido bacteriano (transformación). Os xenes tamén se poden transferir horizontalmente dunha bacteria a outra mediante virus ou bacteriófagos que infectan bacterias (transdución), ou mediante transferencia horizontal directa de xenes dunha célula bacteriana doadora a unha célula receptora mediante o pilus sexual (conxugación).
Aínda que se observa predominantemente en procariotas, a transferencia horizontal de xenes tamén se asocia cos eucariotas. Sábese que a endosimbiose xogou un papel na evolución dos eucariotas mediante a transferencia de xenes bacterias-eucariotas. Documentáronse varios casos de transferencia xenética eucariota-eucariota.
O fenómeno da transferencia horizontal de xenes é significativo porque contribúe á evolución. Por exemplo, este é o responsable do desenvolvemento de cepas de bacterias resistentes aos antibióticos/resistentes a múltiples fármacos, que é un problema importante de saúde pública. Na agricultura, o papel da transferencia horizontal de xenes entre especies de fungos relacionados foi durante moito tempo sospeitoso na reaparición de brotes de enfermidade do marchitez do café.
Enfermidade da marchiteza do café
O café é un cultivo comercial importante. O seu tamaño de mercado global estímase nuns 223 millóns de dólares. A planta do café pertence ao xénero Coffea. Ten moitas especies, pero as especies Arábica e Robusta son as máis populares e representan a maior parte da produción mundial. Café arábica representa o 60-80% da produción mundial de café, mentres que Coffea canephora (comúnmente coñecida como Coffea robusta) representa un 20-40%.
A enfermidade do marchitez do café é causada por un fungo transmitido polo solo Fusarium xylarioides que gaña entrada a través das raíces do cultivo para colonizar o xilema degradando as paredes celulares para obter nutrientes. Bloquea a absorción de auga e provoca o murchamento das plantas. O fungo relacionado Fusarium oxysporum Tamén é un patóxeno transmitido polo solo que se espalla a través do solo infestado e é responsable da enfermidade do marchito en moitos cultivos, como a enfermidade de Panamá en bananas, o marchitez vascular do tomate, etc. F. oxysporum vive noutras plantas (como o plátano) intercaladas co café para dar sombra, pero comparte o café como anfitrión con F. xylarioides.
Desde a década de 1920, os cultivos de café en África sufriron brotes periódicos de enfermidade do marchitezco con impacto prexudicial no café. produción e os medios de vida dos agricultores, especialmente en Etiopía e África central. Os primeiros brotes da década de 1920 foron xestionados con éxito utilizando os medios axeitados, pero a enfermidade volveu xurdir na década de 2000. Fixo o fungo causante Fusarium xylarioides sufrir unha evolución despois dos brotes iniciais na década de 1920 para mellorar a capacidade de infectar as plantas de café, levando á reaparición dos brotes? Houbo indicios de estudos que F. xylarioides xenes adquiridos para mellorar a capacidade de infectar.
O estudo histórico de xenómica publicado en 2021 apoiou a idea de que as plantas de café arábica e robusta adquirían en parte xenes efectores distintos mediante transferencia horizontal de F. oxysporum. Os xenes efectores codifican moléculas implicadas no establecemento da enfermidade. Estes xenes exprésanse ao longo do ciclo de vida dos fungos para apoiar o proceso da enfermidade.
No recente estudo publicado o 5 de decembro de 2024, os investigadores realizaron análises xenómicas comparativas de 13 cepas históricas de F. oxysporum comprender como evolucionou o fungo causante da enfermidade do marchito e se adaptaba ás súas plantas de café hóspedes. Descubriuse que F. Xylarioides ten catro liñaxes distintas: unha adaptada ás plantas de café arábica, outra adaptada ás plantas de café robusta e dúas liñaxes históricas que vivían de especies de café relacionadas. Ademais, estas cepas adquiriran xenes críticos das relacionadas F. oxysporum, que permitiu o causante da enfermidade F. xylarioides para romper as paredes celulares das plantas de café para causar enfermidades do marchitezamento. Transferencia horizontal de xenes eucariotas-eucariotas F. oxysporum a F. xylarioides permitiu que o primeiro infectase as plantas de café de forma eficaz facendo posible a reaparición da enfermidade do marchitez do café.
Esta comprensión de como se produce a enfermidade pode ser útil para mellorar as prácticas agrícolas e xestionar as enfermidades das plantas de forma máis eficaz.
***
Referencias:
- Universidade de Colorado Denver. Transferencia de xenes horizontal: guía de actividades. Dispoñible en https://www.ucdenver.edu/docs/librariesprovider132/a-sync_sl/genetics/upload-2/bacterial-genetics/horizontal-gene-transfer-activity-guide.pdf
- Keeling, P., Palmer, J. Horizontal gene transfer in eukaryotic evolution. Nat Rev Genet 9, 605–618 (2008). https://doi.org/10.1038/nrg2386
- Peck, LD, et al. A xenómica histórica revela os mecanismos evolutivos detrás de múltiples brotes do patóxeno específico do marchitez do café Fusarium xylarioides. BMC Genomics 22, 404 (2021). Publicado: 04 de xuño de 2021. DOI: https://doi.org/10.1186/s12864-021-07700-4
- Peck LD, et al. As transferencias horizontais entre as especies fúngicas de Fusarium contribuíron aos sucesivos brotes da enfermidade do marchitez do café. Bioloxía PLoS. Publicado: 5 de decembro de 2024. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3002480
***
