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La antigüedad de los genes y su importancia

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La antigüedad de los genes y su importancia

Área: Genética — Martes, 4 de Enero de 2011
La importancia de los genes no está necesariamente relacionada con su edad. Los genes nuevos pueden ser tan importantes como los que aparecieron hace cientos de millones de años.
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El desarrollo de D. melanogaster se detiene en el estadio de pupa cuando el gen G32376, que apareció hace unos 18 millones de años, es silenciado. Fuente: Manyuan Long Lab, University of Chicago.
Los genes aparecen, se propagan y, algunas veces desaparecen. Algunos genes se han conservado, con pequeñas modificaciones, a lo largo de miles de millones de años, mientras que otros aparecieron hace poco.
Si un gen se ha conservado durante mucho tiempo eso significaría, en principio, que tiene mucha importancia. Pero, ¿cómo medir la importancia de un gen? Un método sería suprimirlo y ver qué pasa. Si el organismo que porta esa carencia sobrevive entonces significa que el gen no es muy importante, al fin y al cabo la genética permite cierto nivel de errores. Si, por contrario, el organismo perece entonces el gen era importante. Esto es precisamente lo que han hecho unos científicos y han llegado a una interesante conclusión: la importancia de un gen no está relacionada necesariamente con su edad. Genes nuevos que aparecieron hace sólo un millón de años pueden ser tan esenciales para la vida como los genes antiguos. 
Se creía que los nuevos genes que aparecen, según las especies se separan genéticamente de sus antepasados, eran menos críticos que otros. Serían, o eso se creía, meros pequeños ajustes a la maquinaria genética general.
Pero estos científicos de la Universidad de Chicago silenciaron 200 genes recientes de la Drosophila melanogaster y comprobaron que el 30% de esos casos resultaron fatales para las moscas de la fruta. Esto sugeriría que los genes nuevos son igualmente importantes para la supervivencia del organismo que los genes antiguos.
Cuando se hizo lo mismo a genes más antiguos la estadística fue similar y 86 de los 245 casos estudiados (un 35%) fueron letales.
Según un sorprendido Manyuan Long, enrolado en este proyecto, un gen nuevo es tan esencial como los otros genes y que la importancia de los genes es independiente de su edad.
En este estudio se usó una tecnología denominada interferencia de ARN para bloquear las trascripción de cada gen blanco en su proteína correspondiente desde el comienzo de la vida de la mosca.
Como los genes nuevos con los que se experimentó aparecieron entre hace entre 1 y 35 millones de años, se puede concluir que los nuevos genes y sus funciones pueden terminar siendo una parte esencial de la biología de la especie mucho más rápidamente de lo que se pensaba.
Según Sidi Chen, un nuevo gen puede terminar siendo indispensable debido a la formación de interacciones con genes antiguos que controlan funciones importantes. Añade que “nuevos genes pueden aparecer e interaccionar rápidamente con genes antiguos, y si la interacción es favorable a la hora de ayudar al organismo a sobrevivir y reproducirse entonces es favorecido por la selección natural y permanece en el genoma. Después de un tiempo termina siendo esencial y el organismo no puede vivir literalmente sin el gen nunca más”.
La naturaleza indispensable de los nuevos genes cuestiona además la creencia establecida acerca de las características compartidas en el desarrollo a lo largo de distintas especies. En 1866 el zoólogo Ernst Haeckel hipotetizó que la “ontogenia recapitula la filogenia” al observar que las fases tempranas de desarrollo embrionario eran similares para animales de especies dispares. Aunque esta hipótesis ha sido criticada desde entonces.
Los biólogos predijeron y comprobaron que los mismos genes antiguos serían los genes esenciales que actúan de directores en las primeras fases del desarrollo. Este principio permitiría usar modelos animales como ratones y moscas para investigar mecanismos implicados en las enfermedades humanas.
En este nuevo estudio el bloqueo de genes nuevos produce la muerte de las moscas durante los estadios intermedios de su desarrollo, mientras que los genes antiguos eran letales durante el desarrollo temprano. Así que, mientras que los genes antiguos son esenciales en los pasos tempranos del desarrollo, los genes más recientes, únicos para cada especie, toman el control de las fases posteriores del desarrollo para producir la especie en concreto. Así por ejemplo, muchos genes nuevos estudiados en este proyecto de investigación estaban relacionados con la metamorfosis, que es el estadio de desarrollo intermedio que transforma radicalmente el plan corporal en muchos animales.
Según Long esto podría cambiar el modo en el que vemos el programa de desarrollo. Cada especie tiene un programa de desarrollo específico y diferente moldeado por la selección natural y no se puede decir nunca más, de las moscas de la fruta a los humanos, que el desarrollo de los diferentes organismos está codificado por el mismo programa genético. “La historia es mucho más complicada de que solíamos pensar”, añade.
Por tanto, una compresión completa de la diversidad biológica podría requerir una nueva perspectiva sobre los genes únicos de cada organismo.
Según Chen esto podría tener implicaciones sobre la salud humana, ya que los modelos animales se han mostrado útiles a la hora de estudiar enfermedades humanas, pero, a raíz de este resultado, parte de la información importante para la salud humana residirá únicamente en las partes del genoma específicamente humanas.
Este resultado probablemente inspire nuevas direcciones en las investigaciones del campo, examinando cómo de rápido los nuevos genes han terminado siendo esenciales y su exacto papel en el desarrollo específico de la especie.
“Los biólogos han sumido durante mucho tiempo, aunque razonablemente, que los genes antiguos han sobrevivido a la selección natural porque son esenciales para la vida y que los nuevos genes son generalmente menos críticos para el desarrollo del organismo”, dice Irene Eckstrand. “Este estudio sugiere que esta presunción falla, abriendo nuevas cuestiones que podrían dar lugar a una comprensión más profunda de los procesos evolutivos y su impacto sobre la salud humana”
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Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Artículo original.

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Thalia