Procariontes – bactérias e arqueas – são a forma de vida mais abundante na Terra. Eles são unicelulares, não possuem organelas ligadas à membrana e não possuem núcleo verdadeiro. Ao contrário dos eucariontes, os procariontes se reproduzem assexuadamente por fissão binária, o que produz descendentes geneticamente idênticos.

Por que os procariontes precisam de transferência genética

Como a reprodução assexuada gera pouca variação genética, os procariontes dependem da transferência horizontal (lateral) de genes para diversificar seus genomas. Três mecanismos principais – transformação, conjugação e transdução – permitem que o DNA se mova entre células da mesma geração.

TL;DR

Os procariontes aumentam a diversidade genética por meio de transformação, conjugação e transdução. A transdução, mediada por bacteriófagos, é fundamental para a propagação da resistência aos antibióticos e aplicações biotecnológicas.

Transdução:Mecanismo e História

Descoberto na década de 1950 por Norman Zinder e Joshua Lederberg enquanto estudavam Salmonella , a transdução permite que bacteriófagos (fagos) transfiram DNA bacteriano de um hospedeiro para outro.

Os fagos ligam-se a uma célula bacteriana, injetam o seu genoma e sequestram a maquinaria de replicação do hospedeiro para produzir novas partículas virais. Durante este processo, fragmentos de DNA hospedeiro podem ser erroneamente empacotados em alguns capsídeos de fagos. Após a lise do hospedeiro, esses fagos “embalados” transportam o DNA bacteriano para uma nova célula receptora.

Se o DNA transferido se integrar ao cromossomo do receptor, os genes serão expressos como se fossem nativos. Como o doador e o receptor são da mesma espécie, as características recém-adquiridas podem se espalhar rapidamente por uma população.

Impacto na resistência aos antibióticos

A transdução pode disseminar genes de resistência – como aqueles que codificam bombas de efluxo ou alvos de medicamentos modificados – em comunidades bacterianas. Uma vez que uma única célula resistente transfere o seu gene, toda a população pode tornar-se resistente, complicando as estratégias de tratamento.

Transdução em Pesquisa e Medicina

Além do seu papel na resistência, a transdução controlada é uma ferramenta valiosa na biologia molecular. Os pesquisadores usam a entrega de genes mediada por fagos para:

• Crie plasmídeos recombinantes para expressão de proteínas.
• Entregue genes terapêuticos às células-alvo.
• Projete cepas bacterianas com novas capacidades metabólicas.
• Estudar a função genética em sistemas não bacterianos.

Outros métodos horizontais de transferência genética

• Conjugação —Transferência direta de DNA através de um pilus sexual; plasmídeos muitas vezes medeiam esse processo sem assistência viral.
• Transformação —Captação de DNA livre do meio ambiente, que pode se recombinar no cromossomo se for compatível.

Coletivamente, estes mecanismos impulsionam a rápida evolução e adaptação nos procariontes, permitindo-lhes prosperar em diversos nichos ecológicos.