EL PAÍS
MIGUEL ÁNGEL CRIADO
27 ABR 2023. A los humanos les faltan 10.032 piezas de ADN en regiones del genoma que sí tienen el resto de los mamíferos, incluidos sus parientes más cercanos, los homínidos. La eliminación de esta información genética habría sucedido en el curso de la evolución de la especie. Buena parte de estos elementos desaparecidos estarían relacionados, según los científicos que las han detectado, con la regulación del sistema neurológico y la cognición. Este es uno de los muchos resultados de un ambicioso proyecto internacional que ha comparado los genomas de 240 especies de mamíferos placentarios, desde musarañas a ballenas, pasando por el ser humano.
Cada ser vivo tiene su ADN, autorreplicante y hereditario, que funciona como libro de instrucciones para crear moléculas en el organismo, como las proteínas. Y cada especie tiene su propio libro. Con el objetivo de tener todos los genomas de todas las especies algún día, hace más de una década nacía el Proyecto Zoonomía. Este jueves han efectuado su gran estreno ante el resto de la comunidad científica; en un especial publicado en Science, han dado a conocer una decena de investigaciones llevadas en paralelo en las que han comparado desde distintos ángulos de la ciencia el genoma de 240 especies de mamíferos placentarios. Al alinearlos buscaban las continuidades, las diferencias, lo que hace que los osos hibernen, que los ratopines no tengan cáncer o que las ballenas sean tan longevas. También lo que hace a los humanos tan particulares en el árbol de la vida.
Un humano acumula tantas mutaciones en 80 años como un ratón en sus dos años de vida
Uno de los trabajos, liderado por científicos del Broad Institute, organismo conjunto de la universidad de Harvard y el MIT, y la Universidad de Yale, todos en Estados Unidos, se fijó en las llamadas regiones genéticas altamente conservadas. Se trata de porciones del genoma que no varían (o lo hacen mínimamente) 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 demás homínidos. La inmensa mayoría son secuencias muy cortas, de unos pocos pares de bases (en el ADN hay cuatro bases o nucleótidos, adenina, citosina, guanina y timina que se combinan por parejas). Y se desconocen sus funciones.
Steven Reilly, profesor de genética de Yale y coautor de este estudio, cuenta en un correo que “las deleciones están especialmente enriquecidas para funcionar en el cerebro”. Aunque buena parte del material genético desaparecido estaría relacionado con genes que intervienen en funciones neuronales y cognitivas, otra porción “tiene que ver con tejidos metabólicos, como las células grasas y el hígado, así como con tejidos digestivos”, añade Reilly. Un aspecto que destacan los autores es que muchos de los trocitos de ADN borrados lo habrían sido en elementos reguladores, que controlarían el encendido, apagado o enriquecimiento de determinados genes.
“Cuando se piensa en funciones innovadoras de nuevas habilidades fenotípicas en humanos, muchos científicos, ¡incluidos nosotros!, podrían pensar que nuestro ADN codificaría nuevas instrucciones con nuevos genes. Sorprendentemente, descubrimos que las eliminaciones también pueden generar algo nuevo”, dice el científico de Yale. “La idea es que la evolución está jugando con los bloques de construcción fundamentales y las instrucciones compartidas entre todos los mamíferos para darnos nuestros rasgos únicos”, añade. Lo llamativo, incluso “humillante”, como dice Reilly, es que, la enorme diferencia fenotípica entre humanos y chimpancés, por ejemplo, se debe a unos pocos cambios. “La eliminación de solo una o dos bases de ADN podría suprimir una secuencia represora, lo que conduciría a un aumento de la expresión génica, o el borrado de una base que no encaje bien en un activador [de un gen], conduciría a una expresión génica mejorada. Sorprendentemente, vemos esto el 30% de las ocasiones, donde una eliminación aumenta la actividad del gen en lugar de suprimirla”.
Algunas de estas cosas que tanto valoramos son consecuencia de un borrón molecular”
Irene Gallego, bióloga evolutiva de la Universidad de Melbourne, Australia
La bióloga 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 Zoonomía. “Pone en evidencia esa tendencia que a veces tenemos de pensar en la evolución como un proceso lineal y dirigido siempre a un fin específico, como si los humanos fuésemos 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 mí añade 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 borrón molecular!”, añade. 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 función, resalta la complejidad y la plasticidad del genoma y de su regulación”.
Arcadi Navarro, catedrático de Genética en la Universidad Pompeu Fabra y uno de los varios autores españoles de este descomunal trabajo, destaca que no habría sido posible “sin la disponibilidad del genoma de tantas especies de mamíferos”. Pero también ha sido posible gracias al desarrollado alcanzado por “las tecnologías de secuenciación genética, computación e inteligencia artificial”. Navarro enfatiza la relevancia de lo logrado, el alineamiento del genoma de 240 especies de mamíferos. “Es como si comparáramos diversas versiones del mismo texto. A lo largo de la evolución unos genes se han movido de sitio, otros han cambiado de función… se trataba de hacer corresponder las distintas historias escritas durante millones de años”, detalla.
¿Significa esto que ya está todo hecho? En absoluto, 240 especies apenas suponen el 4% de todos los mamíferos, y faltaría por añadir a los peces, los reptiles, los anfibios, las aves, las plantas, los microorganismos… Además, queda por profundizar en todo lo que Zoonomía ha descubierto, y que queda a disposición de la ciencia. Como dice Navarro, “esta investigación no se cierra aquí, de hecho, empieza ahora”.
El triunfo de los mamíferos
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.
