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Se abre la puerta al mapa del genoma perdido

Investigaciones recientes apuestan por la necesidad de investigar los genes que han ido desapareciendo con la evolución


Investigadores de la Universitat de Barcelona han llegado a la conclusión de que, en ocasiones, la evolución biológica implica perder genes para poder adaptarse y sobrevivir. Este hecho podría explicar porqué algunos de nuestros genes presentan mutaciones que pasan totalmente desapercibidas, mientras que otras desencadenan patologías tan agresivas como el cáncer. De ahí la necesidad de hacer un mapeo del genoma perdido. Por Anabel Paramá.


Anabel Paramá Díaz
Dra. en Biología y Directora del Centro de Edición y Análisis `Gallaecia´-CEASGA Saber más del autor



Fuente: Pixabay.
Fuente: Pixabay.
Hace muchos años, Charles Darwin revolucionó el pensamiento de su época incluyendo dos conceptos que han transformado el mundo: la adaptación y la evolución. Estas ideas le costaron la mofa y risa de sus colegas, pero generaron un impacto de tal magnitud que nada en la biología ha sido igual desde entonces.

La evolución, sin ninguna duda, es el principio básico que unifica todo el edificio de la Biología. Sin este proceso, no es posible entender las características que diferencian a los seres vivos ni las adaptaciones que han ido sufriendo a lo largo de los años; ni mucho menos la relación de proximidad que existe entre las diferentes especies.
 
De hecho, otro de los grandes biólogos de los últimos años, Theodosius Dobzhansky, afirmó que “nada tiene sentido en biología si no es bajo la luz de la evolución”. Pero no solo eso. La evolución es un gran enigma que nunca deja de sorprendernos.
 
Recientemente, por ejemplo, se ha descubierto el vínculo evolutivo entre las estructuras respiratorias de peces y las extremidades de los vertebrados. Asimismo, también hace poco, se ha probado que los apéndices de mamíferos (pelos), aves (plumas) y reptiles (escamas) comparten un mismo ancestro, un reptil. Y las sorpresas no terminan aquí.
 
Ahora, un nuevo estudio realiza nuevas aportaciones, no menos sorprendentes que las anteriores. Un grupo de investigadores de la Universitat de Barcelona ha realizado un exhaustivo trabajo que señala que la pérdida de genes es un proceso de adaptación evolutiva.
 
Evolución y adaptación
 
La pérdida de material genético parece algo contradictorio. La lógica convencional nos lleva a pensar que “más es mejor”. Por ello, la adquisición de nuevos genes sería lo que nos permitiría evolucionar. Nada más lejos de la realidad.
 
Los investigadores, tal y como explican en la prestigiosa revista científica Nature Reviews Genetics, aportan una visión muy distinta y abren la posibilidad a la generación de otro gran programa de investigación; que podría ser algo así como el “Proyecto Genoma Perdido”.
 
La pérdida de genes se puede considerar como un proceso de cambio genético y adaptación evolutiva. De hecho, el estudio de los genomas de organismos muy diversos ha desvelado que la pérdida genética es un proceso que se ha venido produciendo a lo largo de los tiempos y que ha afectado a todas las formas de vida.
 
La nueva perspectiva biológica relacionada con la pérdida genética nos lleva a plantearnos una serie de preguntas fundamentales: ¿Qué hace cambiar a los genes para pasar de ser esenciales a ser prescindibles y, llegar incluso a desaparecer? ¿Tiene esto implicaciones para la humanidad?

Pérdida de genes y dianas terapéuticas
 
Sabemos que los genes desempeñan funciones muy importantes y son los determinantes de nuestra calidad de vida. Por ello, conocer en profundidad los genes perdidos podría ayudarnos a mejorar nuestra calidad de vida, ya que mostraría la existencia de variables genéticas resistentes a enfermedades o variedades potencialmente patológicas.
 
Pero antes es necesario conocer el proceso de pérdida de genes. Los autores explican esto en referencia a lo que ellos denominan “ontología de los genes”. Es decir, cómo son y cómo funcionan a nivel interno. Dicha ontología se mueve entre la funcionalidad y su posición en el genoma.
 
Ambos elementos deben estar equilibrados para que todo funcione idealmente. Ahora bien, en ocasiones la funcionalidad de los genes se mantiene a través de procesos genéticos que hacen que la función de un determinado gen se vea disminuida. Ello lo conduce hacia una posible desaparición.
 
Pues bien, el mal funcionamiento génico o la existencia de mutaciones provoca alteraciones que pueden tener consecuencias dramáticas, como patologías del calibre del cáncer.
 
Entonces saber cómo se pierden y cuántos se han ido perdiendo resulta básico para averiguar porqué existen alteraciones génicas que se manifiestan exteriormente y otras que pasan totalmente desapercibidas. Esta es precisamente la clave, saber que genes son imprescindibles y cuáles no.
 
De hecho, la secuenciación del genoma humano perteneciente a personas de diferentes poblaciones de todo el mundo ha puesto de manifiesto que cualquiera de nosotros tenemos una media de 20 genes que no funcionan.
 
Por todo ello, los autores del trabajo consideran que su investigación abre las puertas a un “primer genotipo”. Es decir, a una especie de “Proyecto Genoma Perdido” en el que se lograría tener una base de datos de genes y variedades de genes perdidos.

¿Qué significa perder genes?
 
Tal y como explican los autores del estudio, el hecho de tener genes que no actúan, probablemente, sea debido a que son genes repetidos o genes que no tienen la necesidad de expresarse en el ambiente en el que vivimos.
 
En muchas ocasiones es una simple respuesta adaptativa a determinados cambios ambientales que rodean a los seres vivos y que se han producido de una forma repentina.
 
De hecho, la pérdida de genes se considera la responsable del origen de la especie humana. Y es que el hombre y el chimpancé comparten un porcentaje muy elevado de su genoma (98%).
 
Así, por ejemplo, se piensa que en este proceso evolutivo la pérdida de genes fue lo que indujo una reducción de la mandíbula primate. ¿Y cómo ha repercutido en los humanos este hecho? Concretamente permitió que el cráneo aumentase de volumen.
 
La pérdida de genes incluso hizo que nuestro sistema inmunológico mejorase de forma importante, permitiéndonos resistir determinados factores tóxicos que nos rodean. Así que la identificación de estos genes podría ayudar a identificar nuevos genes con posible interés terapéutico.
 
Para entender lo que supondría todo esto, vamos a remitirnos -al igual que los autores del trabajo- a un organismo, Oikopleura dioica. Este organismo fue  utilizado como modelo animal para estudiar la evolución, por parte del equipo de investigación dirigido por los autores de este estudio.
 
Oikopleura dioica, un modelo para esta investigación
 
Este es un organismo evolutivamente muy próximo a los vertebrados (entre los que nos incluimos). Presenta un patrón corporal parecido y comparte diversos órganos o estructuras homólogas. ¿Y por qué es un modelo de estudio? Concretamente porque ha perdido la mayor parte de los genes relacionados con el ácido retinoico. Y podemos pensar ¿y? ¿Para que es importante este ácido?
 
El desarrollo de estructuras tan importantes como el corazón o el cerebro, entre otros, depende concretamente del ácido retinoico. Si O. dioica ha perdido la mayor parte de los genes implicados en la síntesis de este ácido ¿cómo desarrolla corazón y cerebro, si para el resto de cordados es imprescindible? Estos investigadores esperan poder aportar más datos sobre ello en posteriores trabajos.
 
Así pues, y definitivamente, descubrir cuáles son los genes perdidos y la ruta que los une, demuestra experimentalmente que identificar estos grupos de genes constituyen una herramienta útil para identificar genes funcionalmente relacionados.

Referencia bibliográfica:

Albalat R y Cañestro C. Evolution by gene loss. Nature Reviews Genetics (2016). DOI: 10.1038/nrg.2016.39.


Martes, 26 de Julio 2016
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