Lo que nos hace humanos son 10.000 trocitos de ADN que nos faltan

A los humanos les faltan 10.032 piezas de ADN en regiones del genoma que s¨ª tienen el resto de los mam¨ªferos, incluidos sus parientes m¨¢s cercanos, los hom¨ªnidos. La eliminaci¨®n de esta informaci¨®n gen¨¦tica habr¨ªa sucedido en el curso de la evoluci¨®n de la especie. Buena parte de estos elementos desaparecidos estar¨ªan relacionados, seg¨²n los cient¨ªficos que las han detectado, con la regulaci¨®n del sistema neurol¨®gico y la cognici¨®n. Este es uno de los muchos resultados de un ambicioso proyecto internacional que ha comparado los genomas de 240 especies de mam¨ªferos placentarios, desde musara?as a ballenas, pasando por el ser humano.

Cada ser vivo tiene su ADN, autorreplicante y hereditario, que funciona como libro de instrucciones para crear mol¨¦culas en el organismo, como las prote¨ªnas. Y cada especie tiene su propio libro. Con el objetivo de tener todos los genomas de todas las especies alg¨²n d¨ªa, hace m¨¢s de una d¨¦cada nac¨ªa el Proyecto Zoonom¨ªa. Este jueves han efectuado su gran estreno ante el resto de la comunidad cient¨ªfica; en un especial publicado en Science, han dado a conocer una decena de investigaciones llevadas en paralelo en las que han comparado desde distintos ¨¢ngulos de la ciencia el genoma de 240 especies de mam¨ªferos placentarios. Al alinearlos buscaban las continuidades, las diferencias, lo que hace que los osos hibernen, que los ratopines no tengan c¨¢ncer o que las ballenas sean tan longevas. Tambi¨¦n lo que hace a los humanos tan particulares en el ¨¢rbol de la vida.

Uno de los trabajos, liderado por cient¨ªficos del Broad Institute, organismo conjunto de la universidad de Harvard y el MIT, y la Universidad de Yale, todos en Estados Unidos, se fij¨® en las llamadas regiones gen¨¦ticas altamente conservadas. Se trata de porciones del genoma que no var¨ªan (o lo hacen m¨ªnimamente) entre los individuos y tampoco entre las especies. Y si no lo hacen es porque deben de cumplir funciones realmente importantes. Pero lo que han descubierto estos investigadores es que los humanos han tenido 10.032 deleciones en estas regiones, eliminaciones que no se han producido en el resto de las especies, tampoco entre los dem¨¢s hom¨ªnidos. La inmensa mayor¨ªa son secuencias muy cortas, de unos pocos pares de bases (en el ADN hay cuatro bases o nucle¨®tidos, adenina, citosina, guanina y timina que se combinan por parejas). Y se desconocen sus funciones.

Steven Reilly, profesor de gen¨¦tica de Yale y coautor de este estudio, cuenta en un correo que ¡°las deleciones est¨¢n especialmente enriquecidas para funcionar en el cerebro¡±. Aunque buena parte del material gen¨¦tico desaparecido estar¨ªa relacionado con genes que intervienen en funciones neuronales y cognitivas, otra porci¨®n ¡°tiene que ver con tejidos metab¨®licos, como las c¨¦lulas grasas y el h¨ªgado, as¨ª como con tejidos digestivos¡±, a?ade Reilly. Un aspecto que destacan los autores es que muchos de los trocitos de ADN borrados lo habr¨ªan sido en elementos reguladores, que controlar¨ªan el encendido, apagado o enriquecimiento de determinados genes.

¡°Cuando se piensa en funciones innovadoras de nuevas habilidades fenot¨ªpicas en humanos, muchos cient¨ªficos, ?incluidos nosotros!, podr¨ªan pensar que nuestro ADN codificar¨ªa nuevas instrucciones con nuevos genes. Sorprendentemente, descubrimos que las eliminaciones tambi¨¦n pueden generar algo nuevo¡±, dice el cient¨ªfico de Yale. ¡°La idea es que la evoluci¨®n est¨¢ jugando con los bloques de construcci¨®n fundamentales y las instrucciones compartidas entre todos los mam¨ªferos para darnos nuestros rasgos ¨²nicos¡±, a?ade. Lo llamativo, incluso ¡°humillante¡±, como dice Reilly, es que, la enorme diferencia fenot¨ªpica entre humanos y chimpanc¨¦s, por ejemplo, se debe a unos pocos cambios. ¡°La eliminaci¨®n de solo una o dos bases de ADN podr¨ªa suprimir una secuencia represora, lo que conducir¨ªa a un aumento de la expresi¨®n g¨¦nica, o el borrado de una base que no encaje bien en un activador [de un gen], conducir¨ªa a una expresi¨®n g¨¦nica mejorada. Sorprendentemente, vemos esto el 30% de las ocasiones, donde una eliminaci¨®n aumenta la actividad del gen en lugar de suprimirla¡±.

Algunas de estas cosas que tanto valoramos son consecuencia de un borr¨®n molecular¡±

Irene Gallego, bi¨®loga evolutiva de la Universidad de Melbourne, Australia

La bi¨®loga evolutiva de la Universidad de Melbourne (Australia) Irene Gallego coincide en destacar este trabajo de entre los 11 que publica Science en este especial sobre el Proyecto Zoonom¨ªa. ¡°Pone en evidencia esa tendencia que a veces tenemos de pensar en la evoluci¨®n como un proceso lineal y dirigido siempre a un fin espec¨ªfico, como si los humanos fu¨¦semos el gran hito de este progreso¡±, dice en un correo. ¡°Pero que sean tanto mutaciones como deleciones las que contribuyen a los fenotipos que nos caracterizan como especie, para m¨ª a?ade un cierto grado de humildad sobre lo que pensamos de nosotros mismos, ?ya que algunas de estas cosas que tanto valoramos son consecuencia de un borr¨®n molecular!¡±, a?ade. Para Gallego, el hecho de que tanto las deleciones como las mutaciones en las regiones altamente conservadas del genoma humano, que investiga otro de los trabajos, ¡°puedan llevar a que adquieran una nueva funci¨®n, resalta la complejidad y la plasticidad del genoma y de su regulaci¨®n¡±.

Arcadi Navarro, catedr¨¢tico de Gen¨¦tica en la Universidad Pompeu Fabra y uno de los varios autores espa?oles de este descomunal trabajo, destaca que no habr¨ªa sido posible ¡°sin la disponibilidad del genoma de tantas especies de mam¨ªferos¡±. Pero tambi¨¦n ha sido posible gracias al desarrollado alcanzado por ¡°las tecnolog¨ªas de secuenciaci¨®n gen¨¦tica, computaci¨®n e inteligencia artificial¡±. Navarro enfatiza la relevancia de lo logrado, el alineamiento del genoma de 240 especies de mam¨ªferos. ¡°Es como si compar¨¢ramos diversas versiones del mismo texto. A lo largo de la evoluci¨®n unos genes se han movido de sitio, otros han cambiado de funci¨®n¡­ se trataba de hacer corresponder las distintas historias escritas durante millones de a?os¡±, detalla.

?Significa esto que ya est¨¢ todo hecho? En absoluto, 240 especies apenas suponen el 4% de todos los mam¨ªferos, y faltar¨ªa por a?adir a los peces, los reptiles, los anfibios, las aves, las plantas, los microorganismos¡­ Adem¨¢s, queda por profundizar en todo lo que Zoonom¨ªa ha descubierto, y que queda a disposici¨®n de la ciencia. Como dice Navarro, ¡°esta investigaci¨®n no se cierra aqu¨ª, de hecho, empieza ahora¡±.

El triunfo de los mam¨ªferos

M.?.C.

Hace unos 180 millones de años aparecieron sobre la Tierra los primeros mamíferos. Durante muchos, muchos años, no ocuparon un papel relevante, oscurecidos por los grandes dominadores de entonces, los pterosaurios y dinosaurios. Son muchos millones de años de evolución, también a nivel genético, y muchas las especies de mamíferos, 6.500 vivientes y muchísimas más ya extinguidas.

Dos grandes cataclismos auparon a los mamíferos por encima de todos los demás seres vivos. Primero, la separación completa de Pangea, la enorme masa de tierra que dio lugar a los actuales continentes hace unos 100 millones de años. La divergencia aisló a muchas poblaciones que empezaron a diversificarse y ocupar nuevos espacios y nichos. Pero el empuje definitivo lo dio el impacto de un cuerpo celeste sobre el planeta hace unos 66 millones de años. Al tiempo que acabó con los dinosaurios no aviarios y pterosaurios, espoleó la gran explosión de los mamíferos. Ambos eventos aparecen marcados en el genoma de los mamíferos.

A pesar de tanta divergencia, los mamíferos comparten estructuras anatómicas, como el corazón de cuatro cámaras, los pulmones, el esqueleto o las glándulas mamarias. También procesos fundamentales: embriología, crecimiento y división celular o las sinapsis que transmiten sustancias químicas neurológicas a través de cuerpo y cerebro. Todo esto está grabado en regiones genéticas altamente conservadas. Y si cambian, puede ser señal de que algo no va bien.

Uno de los objetivos del Proyecto Zoonomía es ampliar el foco de la salud humana y animal. En su lucha contra las enfermedades humanas, ya no basta con comparar entre sanos y enfermos. Tampoco basta con el estudio de los animales modelo, como ratones o monos. La explicación o solución a muchas enfermedades puede estar en el genoma de alguna de aquellas 6.500 especies de mamíferos.

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