Un solo gen que muta muy deprisa explica el origen de algunas especies

La especiaci¨®n, o creaci¨®n de nuevas especies a partir de las ya existentes, es el principal proceso que ha sustanciado la evoluci¨®n de la vida sobre la Tierra, pero 139 a?os despu¨¦s de la publicaci¨®n de El origen de las especies, la obra fundamental de Darwin que estableci¨® las bases de la biolog¨ªa moderna, sigue sin estar muy claro c¨®mo funciona. Chung-I Wu y sus colegas de la Universidad de Chicago (Illinois, EE UU) han descubierto ahora que, sorprendentemente, un solo gen que muta muy deprisa explica por s¨ª mismo el origen de algunas especies de moscas. El mecanismo puede ser v¨¢lido tambi¨¦n para muchos otros animales.Si todos los miembros de una especie se intercambian genes mediante la actividad sexual, aunque sea indirecta y espor¨¢dicamente, no hay manera de que un grupo de individuos se acabe distinguiendo del resto lo suficiente como para formar una nueva clase. Por eso, el aislamiento reproductivo constituye el paso previo y crucial en cualquier proceso de especiaci¨®n.

De hecho, la definici¨®n m¨¢s aceptada de especie utiliza precisamente ese criterio. Dos grupos de organismos, por muy parecidos que sean a simple vista, constituyen dos especies distintas si son incapaces de tener hijos f¨¦rtiles al cruzarse entre s¨ª. Los caballos y los burros pueden aparearse y procrear, pero los mulos resultantes son por completo est¨¦riles. Luego los caballos y los burros son especies distintas. No pueden intercambiarse genes: est¨¢n aislados reproductivamente.

Moscas como burros

Varias especies de moscas del g¨¦nero Drosophila se parecen en eso a los caballos y los burros: son muy similares entre s¨ª -indistinguibles, en realidad- y pueden aparearse una con otra, pero sus hijos son est¨¦riles. ?Por qu¨¦? El grupo de Chung-I Wu ha encontrado la respuesta, y la ha publicado en el ¨²ltimo n¨²mero de Science (20 de noviembre).

La vigorosa gen¨¦tica de Drosophila permite, en un plazo razonable, construir moscas que llevan casi todo el ADN de una especie (por ejemplo, Drosophila simulans) y s¨®lo un trocito, tan peque?o como se quiera, de otra (por ejemplo, Drosophila mauritiana). Despu¨¦s, ese monstruo h¨ªbrido se aparea con una simulans normal y se ve si los hijos de ese cruce son f¨¦rtiles o est¨¦riles. Si son est¨¦riles, el culpable debe ser necesariamente el trocito de material gen¨¦tico de mauritiana.

Siguiendo esa l¨®gica elemental, aunque de laboriosa factura, Chung-I Wu ha identificado al sospechoso con implacable precisi¨®n. Se trata de un ¨²nico gen denominado Odysseus (as¨ª llaman los anglosajones al legendario Ulises). Una Drosophila simulans que lleve el gen Odysseus de mauritiana, en lugar del suyo, queda aislada reproductivamente de sus antiguas compa?eras de especie.

Que un proceso tan esencial para el origen de las especies como el aislamiento reproductivo dependa de un ¨²nico gen supone una sorpresa may¨²scula. Se pensaba hasta ahora que la especiaci¨®n requer¨ªa transformaciones m¨¢s espectaculares: por ejemplo, que un grupo escindido de individuos permaneciera durante millones de a?os en completo aislamiento, tal vez debido a una barrera f¨ªsica infranqueable. En esa situaci¨®n, la acumulaci¨®n de gran n¨²mero de mutaciones en muchos genes acabar¨ªa haciendo a los escindidos incompatibles con sus antiguos compa?eros de especie. Despu¨¦s, cuando la barrera f¨ªsica desapareciera y los dos grupos se volvieran a mezclar, los h¨ªbridos ya ser¨ªan est¨¦riles.

Otra teor¨ªa dominante implica la aparici¨®n de aberraciones cromos¨®micas. Si uno o dos cromosomas se rompen, se barajan y se vuelven a pegar en un orden distinto, el contenido gen¨¦tico final suele ser id¨¦ntico al original. Pero cuando un individuo barajado se aparea con uno normal, el hijo suele ser est¨¦ril porque sus cromosomas paternos no pueden alinearse correctamente con los maternos. Esa alineaci¨®n es b¨¢sica para la meiosis, el proceso que crea las c¨¦lulas sexuales.

Pero ahora resulta que un solo gen puede provocar un proceso de especiaci¨®n. ?C¨®mo es posible ese prodigio? La mala noticia es que todav¨ªa no se sabe exactamente c¨®mo. La buena es que ya se sabe por qu¨¦ y cu¨¢ndo. El cuadro resultante es misterioso y extra?o, lo que promete una avalancha de nuevos experimentos clarificadores en los pr¨®ximos meses.

Odysseus pertenece a una nobil¨ªsima familia: la de los llamados genes home¨®ticos (las razones de ese nombre son interesantes, pero no vienen a cuento en este momento). Estos genes, o las prote¨ªnas que fabrican, son responsables de una incre¨ªble cantidad de procesos fundamentales para el desarrollo de todos los seres vivos.

Humanos y gusanos

Los genes home¨®ticos suelen cambiar muy lentamente. Por ejemplo, la parte esencial de la prote¨ªna Odysseus, que existe en todos los animales sobre la Tierra, tiene 60 unidades (amino¨¢cidos) colocadas en un orden preciso. De ellas, 53 son id¨¦nticas en los humanos y en los gusanos. Ello quiere decir que el n¨²cleo de Odysseus s¨®lo ha cambiado un 12% en los 700 millones de a?os que los humanos y los gusanos llevan evolucionando por separado: un cambio de unidad cada 100 millones de a?os no es lo que se dice un ritmo trepidante.Pero, en tiempos muy recientes, Odysseus ha pegado un escalofriante aceler¨®n en las moscas. El n¨²cleo de la prote¨ªna presenta nada menos que 15 unidades diferentes entre mauritiana y simulans, dos especies virtualmente indistinguibles a simple vista, y que se separaron hace s¨®lo medio mill¨®n de a?os.

Poniendo junto todo lo anterior, es evidente que ese aceler¨®n en un ¨²nico gen ha provocado el origen de varias especies. Charles Darwin, a buen seguro, hubiera saltado de alegr¨ªa de haber sabido lo f¨¢cil que le resulta a la gen¨¦tica poner en marcha el principal motor de la evoluci¨®n.