Cepa (bioloxía)

En bioloxía, unha cepa é unha variante xenética, un subtipo ou cultivo dunha especie biolóxica. As cepas adoitan considerarse conceptos artificiais, orixinados por un intento específico de illamento xenético.[1] Isto obsérvase máis claramente en microbioloxía, onde as cepas derivan dunha soa colonia de células e están tipicamente confinadas polas restricións físicas da placa de Petri. As cepas son propagadas e mantidas polo interese que teñen as súas cualidades definitorias. O concepto de cepa utilízase tamén en viroloxía, botánica e cos roedores usados en estudos experimentais.

Existen organismos científicos que conservan coleccións de cultivos tipo de microorganismos, nos cales a atribución taxonómica de cada clon está asegurada ata o nivel de cepa.

Microbioloxía e viroloxíaEditar

 
Cepa viral H1N1 do virus da gripe, un obxectivo prioritario para a investigación de pandemias

Díxose que "non hai unha definición aceptada universalmente dos termos 'cepa', 'variante' e 'illamento' na comunidade da viroloxía, e a maioría dos virólogos simplemente copian o uso dos termos dos outros".[2]

Unha cepa é unha variante xenética ou subtipo dun microorganismo (por exemplo, un virus, bacteria ou fungo). Por exemplo, unha "cepa do virus da gripe" é unha determinada forma biolóxica do virus da gripe. Estas cepas da gripe caracterízanse polas diferentes isoformas de proteínas de superficie que levan. As novas cepas virais poden orixinarse por mutación ou captura de compoñentes xenéticos cando dous ou máis virus infectan a mesma célula na natureza.[3] Estes fenómenos coñécense respectivamente como deriva antixénica e cambio antixénico. As cepas microbiolóxicas poden tamén diferenciarse pola súa constitución xenética usando métodos metaxenómicos para maximizar a resolución dentro dunha mesma especie.[4] Isto converteuse nunha valiosa ferramenta para analiar o microbioma.

Un exemplo en bacterioloxía é o das cepas de pneumococos "lisa" e "rugosa", no que as lisas posúen unha envoltura ou cápsula formada por carbohidratos complexos e forman colonias, que vistas ao microscopio lles dá unha aparencia lisa, mentres que as rugosas non teñen esa cápsula e vense máis rugosas.

Constructos artificiaisEditar

Os científicos modifican ás veces cepas de virus para estudar o seu comportamento, como no caso do virus da gripe H5N1. Aínda que o financiamento e realización desas investigacións orixinou nalgunhas ocasións controversias por cuestións de seguridade, o que levou á súa pausa temporal, pero despois esta proseguiuse.[5][6]

En biotecnoloxía constúense artificialmente cepas microbiolóxicas para establecer as vías metabólicas axeitadas para tratar diversas aplicacións.[7] Historicamente, dedicouse un gran esforzo na investigación metabólica no campo da produción de biocombustibles.[8] Escherichia coli é a especie máis comunmente usada para facer enxeñería de cepas procariotas. Conseguiuse establecer xenomas mínimos vitais a partir dos cales desenvolver novas cepas.[9] Estas cepas mínimas proporcionan unha considerable seguridade de que os experimentos con xenes fóra do marco mínimo non se efectuarán para vías metabólicas non esenciais. As cepas optimizadas de E. coli utilízanse tipicamente para esta aplicación. E. coli tamén se usa a miúdo como un chasis para a expresión de proteínas simples. Estas cepas, como a BL21, son modificadas xeneticamente para minimizar a actividade de protease, o que facilitaría unha alta eficiencia na produción de proteínas a escala industrial.[10]

As cepas de lévedos son os suxeitos máis comúns para as modificacións xenéticas eucariotas, especialmente para a fermentación industrial.[11]

PlantasEditar

O termo non ten un status oficial en botánica. Utilízase para referirse ao conxunto de descendentes prodcidos a partir dun antepasado común que comparten un carácter morfolóxico ou fisiolóxico uniforme.[12] Unha cepa é un grupo de descendentes designado que descenden dunha planta modificada (producida por hibridación convencional ou por métodos biotecnolóxicos) ou que se orixinaron como resultado dunha mutación xenética.

Un exemplo son algunhas cepas de arroz que se crearon inserindo novo material xenético en plantas de arroz.[13] Todos os descendentes da planta de arroz modificada xeneticamente son unha cepa cunha información xenética única que se pasa ás seguintes xeracións; a designación da cepa, que normalmentge é un número ou un nome formal, comprende todas as plantas que descenden da planta orixinal modificada. As plantas de arroz da cepa poden cruzarse con outras cepas ou cultivares de arroz e se como resultado se producen plantas interesantes, estas son despois cruzadas de novo para conseguir estabilizar os trazos desexables; as plantas estabilizadas que se poden propagar e crecer (permanecen idénticas á planta parental) reciben un nome de cultivar e ofrécense para a produción para que poidan ser utilizadas polos agricultores.

RoedoresEditar

 
A rata Wistar, foi a primeira cepa modelo de rata que se desenvolveu.

Unha cepa de rato ou rata de laboratorio é un grupo de animais que é xeneticamente uniforme. Estas cepas utilízanse en experimentos de laboratorio. As cepas de ratos poden ser cruzadas endogamicamente, mutadas ou modificadas xeneticamente, mentres que as de ratas son normalmente cruzadas endogamicamente. Unha poboación de roedores resultado destes cruzamentos endogámicos considérase xeneticamente idéntico despois de 20 xeracións de apareamento cos seus irmáns. Desenvolvéronse moitas cepas de roedores para usalos como modelos de diversas enfermidades, e tamén adoitan utilizarse para as probas de toxicidade de fármacos.[14][15][16]

InsectosEditar

A mosca do vinagre ou da froita Drosophila melanogaster é un dos primeiros organismos modelo que foron utilizados para a análise xenética, porque ten un xenoma simple e coñécese moito sobre ela. Continuou sendo un organismo modelo moi utilizado por moitas outras razóns, como a facilidade de cruzarse e manterse e a velocidade e volume da súa reprodución. Desenvolvéronse varias cepas específicas, entre as que hai versións que non poden voar por teren ás atrofiadas (tamén usadas nos comercios de animais de compañía como comida viva para pequenos réptiles e anfibios).

AgrupaciónsEditar

As cepas poden agruparse segundo as súas características comúns nas seguintes categorías:

  • biovar ou biotipo, que son aquelas cepas que teñen características bioquímicas e fisiolóxicas especiais.
  • morfovar ou morfotipo, con morfoloxía específica.
  • serovar ou serotipo, con características antixénicas específicas.
  • patovar ou patotipo, con propiedades patóxenas para certos hóspedes.
  • fagovar ou fagotipo, con especificidade para lisar certos bacteriófagos.

NotasEditar

  1. DIJKSHOORN, L.; URSING, B.M.; URSING, J.B. (2000). "Strain, clone and species: comments on three basic concepts of bacteriology". Journal of Medical Microbiology 49 (5): 397–401. PMID 10798550. doi:10.1099/0022-1317-49-5-397. 
  2. Kuhn, Jens H.; Bao, Yiming; Bavari, Sina; Becker, Stephan; Bradfute, Steven; Brister, J. Rodney; Bukreyev, Alexander A.; Chandran, Kartik; Davey, Robert A.; Dolnik, Olga; Dye, John M.; Enterlein, Sven; Hensley, Lisa E.; Honko, Anna N.; Jahrling, Peter B.; Johnson, Karl M.; Kobinger, Gary; Leroy, Eric M.; Lever, Mark S.; Mühlberger, Elke; Netesov, Sergey V.; Olinger, Gene G.; Palacios, Gustavo; Patterson, Jean L.; Paweska, Janusz T.; Pitt, Louise; Radoshitzky, Sheli R.; Saphire, Erica Ollmann; Smither, Sophie J.; Swanepoel, Robert; Towner, Jonathan S.; van der Groen, Guido; Volchkov, Viktor E.; Wahl-Jensen, Victoria; Warren, Travis K.; Weidmann, Manfred; Nichol, Stuart T. (2012). "Virus nomenclature below the species level: a standardized nomenclature for natural variants of viruses assigned to the family Filoviridae". Archives of Virology 158 (1): 301–311. ISSN 0304-8608. PMC 3535543. PMID 23001720. doi:10.1007/s00705-012-1454-0. 
  3. Yong, Ed (2013). "Scientists create hybrid flu that can go airborne". Nature (en inglés). doi:10.1038/nature.2013.12925. 
  4. Marx, Vivien (2016-04-28). "Microbiology: the road to strain-level identification". Nature Methods (en inglés) 13 (5): 401–404. PMID 27123815. doi:10.1038/nmeth.3837. 
  5. Butler, Declan (2012). "Scientists call for 60-day suspension of mutant flu research". Nature (en inglés). doi:10.1038/nature.2012.9873. 
  6. "Mutant flu". Nature News Special. Consultado o 21 de abril de 2019. 
  7. Lee, Sang Yup (2012-11-16). "Metabolic altered and Synthetic Biology in Strain Development". ACS Synthetic Biology 1 (11): 491–492. PMID 23656224. doi:10.1021/sb300109d. 
  8. Liu, Tiangang; Khosla, Chaitan (2010-11-03). "Genetic modification of Escherichia coli for Biofuel Production". Annual Review of Genetics 44 (1): 53–69. ISSN 0066-4197. PMID 20822440. doi:10.1146/annurev-genet-102209-163440. 
  9. Sung, Bong Hyun; Choe, Donghui; Kim, Sun Chang; Cho, Byung-Kwan (2016-11-30). "Construction of a minimal genome as a chassis for synthetic biology". Essays in Biochemistry (en inglés) 60 (4): 337–346. ISSN 0071-1365. PMID 27903821. doi:10.1042/ebc20160024. 
  10. Jeong, H; Kim, HJ; Lee, SJ (19 de marzo de 2015). "Complete Genome Sequence of Escherichia coli Strain BL21.". Genome Announcements 3 (2). PMC 4395058. PMID 25792055. doi:10.1128/genomeA.00134-15. 
  11. Steensels, Jan; Snoek, Tim; Meersman, Esther; Nicolino, Martina Picca; Voordeckers, Karin; Verstrepen, Kevin J. (2014-09-01). "Improving industrial yeast strains: exploiting natural and artificial diversity". FEMS Microbiology Reviews (en inglés) 38 (5): 947–995. ISSN 0168-6445. PMC 4293462. PMID 24724938. doi:10.1111/1574-6976.12073. 
  12. Usher, George (1996). The Wordsworth Dictionary of Botany. Ware, Hertfordshire: Wordsworth Reference. pp. 361. ISBN 978-1-85326-374-3. 
  13. Maugh II, Thomas H. (18 de febreiro de 2008). "Geneticist shaped hybrid rice strains - Los Angeles Times". Los Angeles Times. 
  14. Anderson, Mark S.; Bluestone, Jeffrey A. (2004-11-29). "THE NOD MOUSE: A Model of Immune Dysregulation". Annual Review of Immunology 23 (1): 447–485. ISSN 0732-0582. PMID 15771578. doi:10.1146/annurev.immunol.23.021704.115643. 
  15. Cheon, Dong-Joo; Orsulic, Sandra (2011-01-24). "Mouse Models of Cancer". Annual Review of Pathology: Mechanisms of Disease 6 (1): 95–119. ISSN 1553-4006. PMID 20936938. doi:10.1146/annurev.pathol.3.121806.154244. 
  16. Yang, Guang; Zhao, Lifen; Liu, Bing; Shan, Yujia; Li, Yang; Zhou, Huimin; Jia, Li (2018). "Nutritional support contributes to recuperation in a rat model of aplastic anemia by enhancing mitochondrial function". Nutrition 46: 67–77. PMID 29290359. doi:10.1016/j.nut.2017.09.002. 

Véxase taménEditar

Outros artigosEditar

Ligazóns externasEditar