Conjugación

Qué es la conjugación

El término procede del latín coniugatio, formado por con- ("junto") y iugare ("unir, juntar con un yugo"). La imagen del yugo encaja bien con lo que ocurre a escala molecular: dos bacterias se acoplan temporalmente para que una de ellas ceda información genética a la otra.

Joshua Lederberg y Edward Tatum demostraron el fenómeno en 1946, trabajando con cepas de Escherichia coli que tenían necesidades nutricionales distintas. Al mezclar las dos cepas, obtuvieron bacterias capaces de crecer sin ninguno de los nutrientes que cada cepa parental requería por separado. La única explicación posible era que se había producido un intercambio de material genético. Aquel hallazgo les valió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1958, compartido con George Beadle.

Poco después, Esther Lederberg (esposa de Joshua y microbióloga por derecho propio) identificó el elemento móvil responsable: el factor F o factor de fertilidad, un plásmido circular que confiere a la bacteria que lo porta la capacidad de fabricar el pili sexual y de iniciar la transferencia. Las bacterias que poseen el factor F se denominan F⁺; las que carecen de él, F⁻. Cuando el factor F se integra en el cromosoma bacteriano, la cepa resultante recibe el nombre de Hfr (del inglés high frequency of recombination), porque transfiere genes cromosómicos con una frecuencia muy superior a la habitual.

Mecanismo molecular de la transferencia

El proceso comienza cuando la bacteria F⁺ extiende su pili sexual y establece contacto con una célula F⁻. Tras la adhesión inicial, las membranas de ambas células se aproximan y se forma un canal de conjugación estable. Una enzima endonucleasa corta una de las dos cadenas del plásmido F en un punto específico (denominado oriT, origen de transferencia) y la cadena cortada pasa a la célula receptora en sentido 5'→3'. Simultáneamente, tanto la célula donadora como la receptora sintetizan la cadena complementaria por replicación tipo círculo rodante. Al final del proceso, ambas bacterias poseen una copia completa del plásmido F y ambas son F⁺.

La transferencia dura entre cinco y diez minutos en condiciones óptimas. William Hayes demostró en los años cincuenta que se trata de un fenómeno unidireccional: hay una cepa donadora y una receptora, no un intercambio recíproco. Esa constatación puso fin a la idea de que la conjugación fuera una forma de reproducción sexual bacteriana. Las bacterias no se reproducen por conjugación; simplemente comparten genes.

Conjugación y resistencia a antibióticos

El interés clínico de la conjugación radica en que muchos plásmidos conjugativos transportan genes de resistencia a antibióticos. Cuando una población bacteriana sensible entra en contacto con una cepa portadora de un plásmido de resistencia, la conjugación puede propagar esa resistencia en cuestión de horas. El resultado es una población entera de bacterias resistentes generada sin necesidad de mutación cromosómica, y con la ventaja evolutiva de que el plásmido puede saltar incluso entre especies distintas.

No es el único mecanismo de transferencia horizontal. La transducción utiliza bacteriófagos como vehículo, y la transformación implica la captación de ADN libre del medio. Pero la conjugación es, con diferencia, el más eficiente de los tres para diseminar grandes fragmentos de ADN entre poblaciones bacterianas densas, como las que colonizan el tracto intestinal humano.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene la palabra conjugación?

Del latín coniugatio: con- ("junto") e iugare ("unir con yugo"). La metáfora es visual: dos células bacterianas se unen temporalmente, como dos animales de tiro uncidos al mismo yugo, para transferir material genético de una a otra.

¿La conjugación es una forma de reproducción?

Estrictamente, no. No genera nuevos individuos. Las dos bacterias que existían antes de la conjugación siguen existiendo después; la única diferencia es que la receptora ha adquirido genes nuevos. La reproducción bacteriana propiamente dicha es la fisión binaria, un proceso completamente independiente.

¿Quién descubrió la conjugación bacteriana?

Joshua Lederberg y Edward Tatum, en 1946, usando Escherichia coli como modelo. El factor F que hace posible la conjugación fue identificado poco después por Esther Lederberg. Los tres trabajos fueron decisivos para entender la genética de los procariotas.

¿Puede ocurrir entre bacterias de especies diferentes?

Sí. Los plásmidos conjugativos de amplio rango de hospedador pueden transferirse entre géneros e incluso entre familias bacterianas distintas. Esa promiscuidad genética explica en parte la rapidez con la que la resistencia a antibióticos se propaga en entornos hospitalarios, donde conviven múltiples especies.

Referencias

1. MedlinePlus. Resistencia a los antibióticos.
2. Manual MSD (versión para profesionales). Generalidades sobre las bacterias.
3. Real Academia Española. Conjugación. Diccionario de la lengua española.
4. Iáñez Pareja, E. Conjugación. Curso de Microbiología, Universidad de Granada.