“Algunas bacterias quieren que los virus las infecten”
Francis Mojica, microbiólogo de la Universidad de Alicante
El microbiólogo Francis Mojica descubrió hace 25 años que unos microbios de una laguna de Santa Pola, en Alicante, tenían unas intrigantes secuencias genéticas repetidas en su ADN. Las llamó CRISPR, por las iniciales en inglés de “repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas”. El descubrimiento atrajo poco interés dentro de la comunidad científica y ninguno fuera de ella. Pero Mojica decidió estudiar las CRISPR a fondo para tratar de comprender qué función tenían en la historia de la vida. Tras una década de investigaciones, descubrió en el 2003 que eran un mecanismo de defensa de las bacterias y las arqueas frente a los virus.
A partir de sus trabajos, otros investigadores desarrollaron la técnica de CRISPR-Cas9, que se ha convertido en una herramienta de edición de genes utilizada en laboratorios de todo el mundo. Por el impacto que está teniendo CRISPR-Cas9, Mojica recibió el 31 de enero el premio Fronteras del Conocimiento de la Fundación BBVA en la categoría de biomedicina junto a la estadounidense Jennifer Doudna y la francesa Emmanuelle Charpentier. Mientras miles de investigadores trabajan ahora con esta técnica, Mojica sigue explorando en su laboratorio de la Universidad de Alicante para tratar de comprender el asombroso mundo de las CRISPR.
En uno de sus últimos trabajos, en el que ha tenido una contribución destacada el primer autor Cristóbal Almendros, ha descubierto que muchas bacterias rechazan las proteínas Cas que las protegerían de los virus. Lo hacen para dejar la puerta abierta a los virus, incorporar su material genético, evolucionar rápido y adaptarse a entornos cambiantes. Mojica atiende a La Vanguardia por Skype.
¿Qué son las CRISPR?
Si el genoma es un libro de instrucciones, las CRISPR son palabras que aparecen repetidas dentro del libro. Sólo se encuentran en el genoma de los procariotas, es decir, las bacterias y las arqueas, que son organismos unicelulares sin núcleo. Las CRISPR no aparecen seguidas en el libro sino espaciadas a intervalos regulares. Son algo realmente muy peculiar.
¿De dónde vienen? Esto es lo más interesante. Las secuencias que se localizan entre las repeticiones proceden de elementos genéticos invasores. Son una memoria de las infecciones que ha tenido la bacteria en el pasado. Así, cuando un virus entra en una bacteria, esta coge un fragmento del material genético del virus y lo guarda en una región CRISPR. De este modo, queda inmunizada frente al virus en el futuro.
En su último trabajo habla de proteínas Cas. ¿Qué son? Son las proteínas que, a partir de la información guardada en las regiones CRISPR, después reconocen al virus y lo destruyen.
¿Todas las bacterias presen- tan este sistema inmunitario? Lo que hemos descubierto es precisamente que las secuencias entre repeticiones CRISPR de algunas bacterias no se corresponden con el genoma de ningún virus. Lo cual al principio nos desconcertó. Si estas regiones no las defendían de virus, ¿por qué las tenían?
¿Alguna hipótesis? Primero pensamos que eran regiones no funcionales. Pero no tenía sentido que, después de millones de años de evolución, las bacterias las conservaran. Si no sirvieran de nada, se hubieran desprendido de ellas, porque mantenerlas tiene un coste para las bacterias.
¿Otras hipótesis? Si no las defendían de virus, tal vez las defendían de otra cosa.
¿De qué? ¡De las propias proteínas Cas! Las bacterias de la especie E. coli, con las que hicimos los experimentos, tienen un mecanismo de defensa contra su propio mecanismo de defensa. Fue toda una sorpresa. Piense que el 40% de las bacterias del océano son destruidas por virus cada día. ¿Por qué iban a renunciar a su propio mecanismo de defensa?
¿Tiene alguna lógica? Desde luego. A algunas bacterias les sale más a cuenta dejarse infectar por virus y arriesgarse a morir que mantener a los virus a raya.
¿Por qué? Porque, al incorporar el material genético de los virus en su propio genoma, las bacterias pueden evolucionar con rapidez. Hay situaciones en que esto puede ser una ventaja. Por ejemplo, para bacterias que evolucionan para volverse resistentes a los antibióticos.
Sus primeras investigaciones sobre CRISPR abrieron la vía a la técnica CRISPR-Cas9. ¿Espera que este nuevo trabajo tenga también utilidad práctica?
No lo hago con el objetivo de desarrollar ninguna técnica sino para comprender cómo funciona la vida. Pero puede que sí tenga utilidad. Los sistemas CRISPR-Cas son muy diversos en la naturaleza. Son una caja de herramientas variada que han desarrollado los procariotas. La técnica CRISPR-Cas9 utiliza sólo una de estas herramientas. Está muy bien, pero lo hace todo con un único tipo de tijeras. Si aprendemos a hacer funcionar otros sistemas CRISPR-Cas, dispondremos de una caja de herramientas mejor en los laboratorios.
MOTIVACIÓN CIENTÍFICA “No investigo para desarrollar una técnica, sino para entender cómo funciona la vida” GUERRA MICROSCÓPICA “El 40% de las bacterias del océano son destruidas por virus cada día”