El ancestro de todos los seres vivos fue una bacteria con menos de 600 genes

La nueva ciencia de la gen¨®mica no ha averiguado a¨²n qu¨¦ somos, ni mucho menos ad¨®nde vamos, pero est¨¢ muy cerca de descubrir de d¨®nde venimos. Un grupo de evolucionistas moleculares de los Institutos Nacionales de la Salud (NIH, en Bethesda, Estados Unidos) acaba de concluir que LUCA, el organismo primitivo del que provienen todos los seres vivos actuales -sean microbios, gladiolos o seres humanos- era una bacteria de vida aut¨®noma con 572 genes. Las personas tenemos 30.000 genes, que en su mayor¨ªa deben provenir de aquellos 572.

LUCA son las iniciales inglesas de last universal common ancestor, el ¨²ltimo ancestro com¨²n de todos los seres vivos de este planeta. Nadie lo ha visto por ah¨ª, pero su naturaleza puede deducirse extrayendo el m¨ªnimo com¨²n m¨²ltiplo de los genomas de sus descendientes, los seres vivos actuales, y muy en particular de las bacterias contempor¨¢neas.

"La biolog¨ªa ser¨¢ pronto una disciplina te¨®rica, y su reto ser¨¢ reconstruir el pasado", dijo en 1999 Sydney Brenner, que tres a?os despu¨¦s recibir¨ªa el Premio Nobel. Hasta ahora, la reconstrucci¨®n del pasado se basaba en las erratas gen¨¦ticas. Un gen es una ristra de unos cuantos miles de bases (las letras del ADN), y cuando se copia entre una generaci¨®n y la siguiente ocurren erratas. Si se compara el mismo gen entre dos especies muy alejadas (gusanos y ratones, por ejemplo), habr¨¢ muchas erratas. Si las dos especies est¨¢n muy emparentadas (ratones y humanos, por ejemplo), habr¨¢ muchas menos.

En los ¨²ltimos tiempos, sin embargo, ha quedado patente que esta t¨¦cnica funciona muy mal en las bacterias. De las comparaciones de un gen se deduce un tipo de pasado, y de las de otro gen se infiere otra historia distinta. La raz¨®n es que, desde los albores de la vida en la Tierra, hace unos 3.500 millones de a?os, las bacterias no han parado de intercambiarse genes entre unas y otras (transmisi¨®n horizontal), emborronando as¨ª la genealog¨ªa del planeta.

Mercado de genes

Eugene Koonin y Michael Galperin, del Centro Nacional de Informaci¨®n Biotecnol¨®gica de los NIH estadounidenses, en colaboraci¨®n con el Birk-beck College de Londres, han aprovechado la treintena de genomas (cat¨¢logos completos de genes) bacterianos que ya se han secuenciado para sortear ese problema. Las erratas de una sola letra ya no importan: ahora se trata de ver si un gen (con erratas o sin ellas) est¨¢ o no presente en una especie bacteriana. Si est¨¢ presente, ?lo hered¨® de su ancestro o se lo compr¨® a alguna otra especie bacteriana muy dispar? Si est¨¢ ausente, ?lo estuvo siempre, o es que la bacteria lo tuvo y lo perdi¨® (o lo vendi¨®)?

Cuando se aplican estos algoritmos especiales a los 30 genomas completos, las conclusiones son sorprendentes. El grueso de la evoluci¨®n bacteriana no consiste en la invenci¨®n de nuevos genes que aporten nuevas funciones, sino en la adquisici¨®n de genes o paquetes gen¨¦ticos a otras especies bacterianas que ya los ten¨ªan. Y tambi¨¦n en la p¨¦rdida (o venta) de los que se hacen innecesarios para cierto estilo de vida. Los nuevos algoritmos tambi¨¦n permiten obtener un retrato robot de LUCA. El truco consiste en preguntarse: ?c¨®mo deb¨ªa ser LUCA para que sus descendientes (todas las bacterias del planeta) hayan podido evolucionar a partir de ¨¦l por rutas parsimoniosas y factibles, basadas sobre todo en la compraventa de genes, sin necesidad de apelar a acontecimientos muy improbables? Soluci¨®n: LUCA ten¨ªa 572 genes.

La cifra exacta, por supuesto, sufrir¨¢ ajustes en el futuro, pero es muy improbable que se trate de un mero artefacto matem¨¢tico. Porque esos 572 genes contienen la informaci¨®n necesaria para procesar la energ¨ªa celular y leer la informaci¨®n gen¨¦tica. Los algoritmos no pretend¨ªan m¨¢s que deducir las rutas evolutivas m¨¢s parsimoniosas (las que requieren menos suposiciones arbitrarias), pero de las ecuaciones ha surgido un ser vivo aut¨®nomo.

Si LUCA ten¨ªa 572 genes, ?c¨®mo logr¨® evolucionar hasta una bacteria t¨ªpica, que tiene varios miles? Uno de los autores, Michael Galperin, responde a EL PA?S: "Cuidado con eso de 'varios miles'. Hay bacterias actuales como Aquifex que tienen 1.522, o como Thermotoga, con 1.846. El n¨²mero real -necesario y suficiente- de genes para mantener la vida aut¨®noma es bastante bajo".

Los descendientes

Galperin prosigue: "Los descendientes de LUCA incrementaron su n¨²mero de genes, sobre todo, mediante la duplicaci¨®n de los genes preexistentes y la divergencia posterior de las dos copias. Despu¨¦s, cada linaje bacteriano adquiri¨® muchos genes de otras bacterias, por transmisi¨®n horizontal. La invenci¨®n de nuevos genes tiene una importancia menor, pero tambi¨¦n puede ocurrir por barajado de partes de genes preexistentes, inserciones de ADN basura dentro de un gen y otros mecanismos".

?Se puede descartar que hubiera varios LUCA en vez de uno solo? "Varios LUCA similares ser¨ªa una situaci¨®n indistinguible de uno solo, ?no es cierto?", responde Galperin. "Hay demasiadas similitudes entre todas las c¨¦lulas vivas actuales como para proponer seriamente que hubo varios LUCA sin ning¨²n parentesco entre s¨ª".

Todas las bacterias evolucionaron a partir de LUCA, fundamentalmente a base de sacar copias extra de sus 572 genes, y de intercambi¨¢rselas por transmisi¨®n horizontal. Y las c¨¦lulas eucariotas de las que estamos hechos todos los animales y plantas evolucionaron a partir de esas bacterias, al menos en parte debido a la asociaci¨®n simbi¨®tica de varias de ellas. ?De d¨®nde venimos? est¨¢ a punto de dejar de ser un enigma para convertirse en un simple problema de gen¨¦tica de tercero.