La genética bacteriana es el subcampo de la genética dedicado al estudio de los genes bacterianos. La genética bacteriana es sutilmente diferente de la genética eucariota ; sin embargo, las bacterias siguen sirviendo como un buen modelo para los estudios genéticos animales . Una de las principales distinciones entre la genética bacteriana y la genética eucariota surge de la falta de orgánulos rodeados de membrana por parte de las bacterias (esto es cierto para todos los procariotas. Si bien es un hecho que existen orgánulos procarióticos, nunca están unidos por una membrana lipídica, sino por una capa de proteínas), lo que requiere que la síntesis de proteínas se produzca en el citoplasma .
Al igual que otros organismos, las bacterias también se reproducen fielmente y mantienen sus características de generación en generación, pero al mismo tiempo exhiben variaciones en propiedades particulares en una pequeña proporción de su progenie. Aunque la heredabilidad y las variaciones en las bacterias se habían observado desde los primeros días de la bacteriología, entonces no se comprendía que las bacterias también obedecen las leyes de la genética. Incluso la existencia de un núcleo bacteriano fue objeto de controversia. Las diferencias en morfología y otras propiedades fueron atribuidas por Nageli en 1877 al pleomorfismo bacteriano, que postulaba la existencia de una única especie de bacteria, que poseía una capacidad proteica para una variación. Con el desarrollo y aplicación de métodos precisos de cultivo puro, se hizo evidente que diferentes tipos de bacterias conservaban forma y función constantes a lo largo de generaciones sucesivas. Esto llevó al concepto de monomorfismo.
La transformación en bacterias fue observada por primera vez en 1928 por Frederick Griffith y posteriormente (en 1944) examinada a nivel molecular por Oswald Avery y sus colegas, quienes utilizaron el proceso para demostrar que el ADN era el material genético de las bacterias. [1] En la transformación, una célula toma ADN extraño que se encuentra en el medio ambiente y lo incorpora a su genoma (material genético) mediante recombinación. [2] No todas las bacterias son competentes para transformarse, y no todo el ADN extracelular es competente para transformarse. Para ser competente para transformarse, el ADN extracelular debe ser bicatenario y relativamente grande. Para ser competente para transformarse, una célula debe tener la proteína de superficie 'factor competente' , que se une al ADN extracelular en una reacción que requiere energía. Sin embargo, las bacterias que no son naturalmente competentes pueden tratarse de tal manera que se vuelvan competentes, generalmente mediante tratamiento con cloruro de calcio, que las hace más permeables. [3]
La conjugación bacteriana es la transferencia de material genético (plásmido) entre células bacterianas mediante contacto directo de célula a célula o mediante una conexión tipo puente entre dos células. [1] Descubierta en 1946 por Joshua Lederberg y Edward Tatum, [2] la conjugación es un mecanismo de transferencia horizontal de genes al igual que la transformación y la transducción, aunque estos otros dos mecanismos no implican el contacto de célula a célula. [3]
La conjugación bacteriana a menudo se considera el equivalente bacteriano de la reproducción o apareamiento sexual, ya que implica el intercambio de material genético. Durante la conjugación, la célula donante proporciona un elemento genético conjugativo o movilizable que suele ser un plásmido o un transposón.[4][5] La mayoría de los plásmidos conjugativos tienen sistemas que garantizan que la célula receptora no contenga ya un elemento similar.
La información genética transferida suele ser beneficiosa para el receptor. Los beneficios pueden incluir resistencia a los antibióticos, tolerancia a los xenobióticos o la capacidad de utilizar nuevos metabolitos.[6] Estos plásmidos beneficiosos pueden considerarse endosimbiontes bacterianos. Otros elementos, sin embargo, pueden considerarse parásitos bacterianos y la conjugación como un mecanismo desarrollado por ellos para permitir su propagación.