Una de las formas más conocidas para conseguir ciertas ventajas evolutivas son las transferencias génicas horizontales: transformación, conjugación y transducción. Pero en la mayoría de esas transferencias el material intercambiado no da ventaja y puede ser incluso perjudicial (un ejemplo claro es la infección fágica). Es por esto que los procariotas han diseñado (si se me permite el uso de este término, ya que las bacterias no se diseñan a sí mismas) distintos mecanismos para defenderse del material exógeno; entre esas defensas destacan la restricción de DNA o la exclusión en superficie. Pero no hace mucho que se conoce un mecanismo distinto y, sin lugar a dudas, curioso. Éste es el uso de secuencias CRISPR (repeticiones palindrómicas cortas regularmente dispuestas formando una matriz).

Esas secuencias forman un loci que interviene protegiendo a las bacterias de bacteriófagos y plásmidos conjugativos. Su mecanismo de acción es similar, pero análogo, al RNA de interferencia de los eucariotas. En resumen consiste en grabar las enfermedades pasadas y expresar esas grabaciones en forma de cortos fragmentos de RNA que ataquen a los ácidos nucléicos invasores.

Este mecanismo fue definido como tal en 2002 por Jansen, quien acuñó su nombre; aunque ya en 1987 se descubrieron estructuras curiosas que hoy se conoce que pertenecen a esta defensa. Esas estructuras constan de unas secuencias que se repiten formando una matriz, y entre las cuales aparecen una serie de secuencias (denominadas espaciadoras) son similares a plásmidos y material genético de fagos que han infectado a la célula. De aquí se entiende que la célula ha incorporado a su propio cromosoma el material exógeno que la ha invadido.

Pero la estructura de estos locis es algo más compleja, ya que existen secuencias flanqueantes, así como una secuencia líder y un conjunto de proteínas imprescindibles y exclusivas de este mecanismo (proteínas Cas).

El mecanismo de acción consta de tres partes o procesos. El primero de ellos es la adaptación o incorporación de nuevas secuencias, consiste en usar el material génico exógeno e incorporarlo al cromosoma propio. El mecanismo molecular de este proceso es desconocido, pero sí se sabe que algunas proteínas Cas son necesarias. Una vez la secuencia espaciadora nueva es insertada en la matriz CRISPR entra en juego la segunda parte: la expresión de los pequeños RNA. Primero se crea un largo transcrito único con todas las repeticiones y las secuencias espaciadoras, luego ese transcrito es procesado y cortado en pequeños trozos conocidos como crRNA. Este procesamiento también es llevado a cabo por las proteínas Cas.

Una vez están las armas llega el ataque, así se forma un complejo riboproteico crRNA-Cas que reconoce las dianas invasoras (por apareamiento de bases) y las destruye. De esta forma se protegen de invasiones perjudiciales. Pero al incorporar el DNA exógeno al propio organismo es posible que el mecanismo ataque a l propio cromosoma dando lugar a una respuesta autoinmune, cosa que no ocurre gracias, se cree, a que los extremos de las secuencias espaciadoras, fuera de ellas, tienen características que la maquinaria riboproteica reconoce como propias y no las ataca.

Al contrario de lo que se podría pensar este mecanismo aparece en el 90% de las Arqueas y en el 60% de las Bacterias (se cree que este porcentaje es tan bajo debido a que muchas cepas de laboratorio podrían a la larga haber perdido este mecanismo). Además este tipo de defensa juega dos papeles importantísimos: uno, el hecho de constituir una defensa adaptativa de los procariotas al DNA o RNA exógeno que lo infecte; y otro, la aparición de una memoria procariota, lo cual no deja de ser un hecho peculiar. Y es que la capacidad para almacenar restos de infecciones pasadas permite a la célula un ataque más rápido y feroz si se da de nuevo la infección. Así el mecanismo actúa como una vacuna, que permite a la célula tener la maquinaria defensiva (recordare con que armas se ataca) necesaria para la lucha. Esto a su vez supone un gran avance en el estudio de la historia reciente del procariota, y es que analizando las secuencias espaciadoras de las matrices CRISPR se podrían conocer qué infecciones ha sufrido la célula. Pero solo se podrían conocer las invasiones recientes debido a que la memoria es limitada y reducida.

Este descubrimiento es pues importante para conocer el funcionamiento de estos organismos ( aún queda mucho por conocer) y deja patente lo poco que conocemos del mundo procariota, y como lo que pensábamos que eran organismos simples y sencillos tienen en realidad complejas capacidades adquiridas evolutivamente, indicio de que ellos llevan evolucionando el mismo tiempo que nosotros.