¿Cuál es la ventaja de los genomas circulares para bacterias y los genomas lineales para otros organismos?

Las bacterias son un gran grupo de organismos. Tienen genomas circulares y nunca fueron hacia genomas lineales, mientras que otros organismos muestran la estrategia opuesta y no tienen genomas circulares (sin tener en cuenta su genoma citoplasmático). ¿Por qué han seguido estas diferentes estrategias?

La bacteria Borrelia burgdorferi tiene un cromosoma lineal, así como una serie de plásmidos lineales y circulares. pbil.univ-lyon1.fr/members/lobry/articles/…
Interesante. ¿Por qué no tiene un cromosoma circular?
Revisé el artículo mencionado para ver cómo las bacterias terminan la replicación y qué hacen con sus telómeros; es lo que vi: >Los mecanismos para la terminación de la replicación y resolución de los telómeros siguen siendo importantes preguntas sin respuesta
@AlanBoyd relacionado con la discusión a continuación sobre la velocidad de replicación, es interesante notar que B. burgdorferi tiene un tiempo de duplicación muy lento de 12 a 18 horas.

Respuestas (1)

Puede empaquetar genomas lineales de manera mucho más eficiente que los genomas circulares, y las bacterias simplemente no requieren la densidad de información para prosperar.

Para ser un poco más específicos, es la tensión de torsión ejercida sobre la doble hélice mientras se enrolla lo que marca la diferencia. Los genomas lineales se pueden enrollar alrededor de histonas, y estas histonas se pueden formar en patrones más complejos y densos para que el ADN de un genoma lineal se condense en una mera fracción del tamaño que tenía antes. La alta densidad permite que la división celular ocurra mucho, mucho más fácilmente de lo que sucedería en las células eucariotas.

Los genomas circulares no pueden deshacerse de las tensiones de torsión como pueden hacerlo los genomas lineales. Intentar un esquema de empaquetamiento similar al de las células eucariotas daría como resultado que el ADN se rompiera en algún punto antes de alcanzar un alto nivel de densidad de información.

Revisaré mis libros de BioChem nuevamente para encontrar una referencia más adelante, pero espero que tenga una idea sólida de "por qué" de lo anterior. Por ahora, puede hacer un pequeño experimento mental: piense en todas las formas en que puede enrollar una sola pieza de cuerda o hilo alrededor de las cosas para hacerlo lo más denso posible. Luego, piensa en todas las formas en que puedes intentar lograr la misma densidad con una banda elástica sin romperla. La cuerda debería ganar tanto en la facilidad con la que puede manipularla como en el nivel de densidad que puede lograr.

Si bien estoy de acuerdo con su respuesta, la pregunta sigue siendo por qué las bacterias no tienen genomas lineales también, ya que es muy fácil crear genomas lineales. Supongo que un genoma circular podría ser más fácil de replicar más rápido, ya que los eucariotas suelen tener ciclos celulares más largos. ¿Alguien más tiene ideas sobre eso?
@Bitwise, ¿por qué es fácil? Necesita todo tipo de proteínas auxiliares, helicasas, histonas, etc.
@Bitwise: la velocidad es definitivamente parte de eso. Lleva tiempo condensar todo un genoma lineal en cromatina. Un genoma circular no es necesariamente más fácil de replicar (las proteínas involucradas operan aproximadamente a la misma velocidad si no recuerdo mal), pero cuando su especie depende de un tiempo de generación muy, muy rápido, entonces un genoma que no tiene que empacar es una gran ventaja.
No sé si es un factor significativo, pero mantener el ADN lineal requiere cierto esfuerzo en términos de asegurarse de que los telómeros permanezcan intactos para las células que se dividen con frecuencia. Un ADN circular puede evitar por completo esa complejidad.
Buen punto de @MadScientist, no había pensado en eso. Aún así, si toma un eucariota como una levadura, parece funcionar con telómeros y con un tiempo de ciclo celular relativamente corto (~ el doble que el de E coli). Así que todavía no estoy seguro de que la velocidad o el hecho de no tener telómeros sean una ventaja suficiente.
@MCM, esto podría estar un poco fuera de tema, pero me pregunto si un genoma lineal realmente requiere condensación en cromatina. Si tuviera el mismo contenido de ADN que el genoma circular no condensado, ¿por qué habría que empaquetarlo? ¿Hay ejemplos de especies con genomas lineales que no estén empaquetados en cromatina (bacterias/arqueas)?
@Bitwise: estoy seguro de que hay ejemplos de cromosomas lineales en Bacteria/Archea. No creo que haya una necesidad explícita de que se condense, pero su capacidad de condensarse es muy útil para la célula. Los B/A no se reproducen sexualmente, es posible que no tengan un núcleo más pequeño que la célula para contener todo el ADN, y es posible que no necesiten cerrar grandes franjas de genes que se ven obligados a mantener (como lo hacen las mujeres con muchos genes en cromosomas X). Así que diría que no es necesario , pero sí muy útil.
¿Cuál es la ventaja de los genomas circulares para bacterias y los genomas lineales para otros organismos?
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