Génesis y genoma: evidencia genómica

ORGANIZACIÓN GENÓMICA ESPACIAL: EVIDENCIA A PARTIR DE LA SINTENIA La sintenia, en el contexto de la genómica comparada, trata sobre la observación de que los organismos relacionados no sólo tienen una elevada homología de secuencia en genes individuales sino que, además, la organización espacial de dichos genes es también similar. Más brevemente, los organismos que suponemos parientes evolutivamente cercanos tienen sus genes esencialmente en el mismo orden, con pequeñas diferencias que surgen a través de mecanismos ya conocidos, tales como las inversiones de secuencias, las translocaciones y la fusión cromosómica. Como en el caso anterior, la hipótesis del antecesor común predice un resultado tal, ya que la hipótesis es que las dos especies en cuestión fueron antaño una misma especie. El hecho de que los genomas humano y del chimpancé muestren una sintenia llamativa, con tan sólo sutiles diferencias en la organización genómica, se conocía ya desde hace algún tiempo, a base de técnicas como la tinción cromosómica y la hibridación molecular[1]. Las principales diferencias entre los juegos cromosómicos humano y de chimpancé son nueve inversiones intracomosómicas y una fusión cromosómica[2]. Estas observaciones han sido ahora confirmadas a nivel molecular mediante la secuenciación del genoma completo de humanos y chimpancés[3]. Es posible que el mejor ejemplo conocido de diferencia entre el humano y el chimpancé, en cuanto a la organización del genoma, sea la fusión de telómero con telómero resultante en el cromosoma 2 humano[4]. Este cromosoma corresponde a lo que son dos cromosomas separados en chimpancés y otros grandes simios, sugiriendo que el cromosoma humano resulta de una fusión de lo que han seguido siendo dos cromosomas separados en esas otras especies. La evidencia de esta fusión se basa en la sintenia: los genes de los dos cromosomas de los simios se alinean con los del cromosoma humano en el mismo orden que sería esperable tras una fusión por los extremos. La sintenia predice también dónde se encontrarían ciertos subproductos de semejante fusión. Los cromosomas tienen unas secuencias especiales llamadas telómeros en sus extremos, así como una secuencia interna llamada centrómero que se utiliza durante la división celular. Basándonos en los dos cromosomas que vemos en los simios, podríamos predecir secuencias internas de telómeros donde la secuencia del cromosoma 2 humano cambia de un cromosoma de mono al del otro al alinearlas. También podríamos predecir la presencia de dos centrómeros que se alinearán con las localizaciones de los centrómeros encontrados en los dos cromosomas de los monos. En ambos casos encontramos en el cromosoma 2 humano exactamente lo que el antecesor común haría predecir: secuencias teloméricas internas precisamente en el supuesto punto de fusión, y la presencia de dos centrómeros en sus localizaciones previstas, aunque uno ha sido inactivado por la acumulación de mutaciones[5]. En resumen, al comparar los genomas completos del hombre y del chimpancé, observamos que la organización espacial de los genes en ambas especies coincide precisamente con lo que uno predeciría basándose en un antecesor común: una similitud abrumadora, con sutiles diferencias que surgen durante la especiación. ARQUEOLOGÍA GENÓMICA: LA EVIDENCIA A PARTIR DE LOS SEUDOGENES Una tercera y convincente línea de evidencias de un antecesor común de los humanos y los grandes monos procede de los seudogenes compartidos. Los seudogenes (literalmente “falsos genes”) son secuencias de genes que han sido inactivadas por mutación y que persisten en el genoma como secuencias no funcionales. Los seudogenes siguen siendo reconocibles por varias razones. En primer lugar, para inactivar un gen basta con sólo pequeños cambios (por ejemplo, un cambio en un codón a un codón “stop” inadecuado, que trunque la traducción de la proteína). En tales casos, los “restos” del gen son casi idénticos al gen funcional, y son fácilmente identificables por su homología. En segundo lugar, la genómica comparada nos permite identificar seudogenes no sólo por la homología de secuencia con genes que sí son funcionales en otros organismos, sino también a través de la sintenia: los seudogenes mantienen su orientación espacial en relación con los genes funcionales vecinos tras su inactivación. En tercer lugar, una vez inactivado, un seudogén acumula mutaciones muy lentamente, porque los mecanismos de corrección que rigen la replicación del ADN no diferencian entre las secuencias de ADN funcionales y las no funcionales. Estas características permiten la identificación de los seudogenes, en diversos estados de deterioro a medida que van siendo mutados lentamente hasta dejar de resultar reconocibles, tras millones de generaciones[6]. La hipótesis del antecesor común predice también que, más allá del antecesor común del hombre y del chimpancé, ese antecesor común de los primates también comparte, con otros vertebrados, un antecesor común en un pasado aún más lejano. Por ejemplo, la teoría evolutiva predice que los humanos, como todos los vertebrados, se originaron a partir de antecesores ovíparos[7]. Como sucede en todos los mamíferos placentarios, los humanos no utilizan la yema del huevo como fuente nutritiva para sus embriones. Otros vertebrados, como los peces y las aves sí emplean la yema, como lo hacen también unos pocos mamíferos como los ornitorrincos. Hay una proteína que forma parte de la yema del huevo en los mamíferos ovíparos que es producto del gen vitelogenina[8]. Como se considera que los mamíferos placentarios descienden de antecesores ovíparos, se ha investigado recientemente si los humanos han retenido los restos de la secuencia del gen de la vitelogenina en forma de seudogén. Para ayudar en esta búsqueda, este grupo determinó la localización del gen funcional de la vitelogenina en el genoma del pollo, identificó los genes que flanqueaban a la secuencia de la vitelogenina, y localizaron esos genes en el genoma humano. Encontraron que esos genes estaban uno al lado del otro, y que eran funcionales, en el genoma humano; entonces realizaron un análisis de la secuencia humana entre ellos. Tal como se esperaba, la secuencia seudogenizada, muy mutada, del gen de la vitelogenina se hallaba presente en el genoma humano precisamente en esa localización[9]. El genoma humano contiene, por tanto, los restos mutados de un gen dedicado a la formación de la yema del huevo en los vertebrados ovíparos, precisamente en el punto predicho por la sintenia compartida que deriva de un antecesor común. Aunque el seudogén de la vitelogenina es convincente, no es más que uno de los miles de ejemplos que se podrían poner[10]. Por ejemplo, hay cientos de genes relacionados con el sentido del olfato (genes de los receptores olfativos) en el genoma humano que se han transformado en seudogenes[11]. Es más, muchos de esos seudogenes tienen mutaciones inactivadoras idénticas compartidas entre humanos, chimpancés y gorilas[12]. Además, al determinar el grado de relación basándonos solamente en los genomas que comparten mutaciones inactivadoras idénticas en los seudogenes de los receptores olfativos, se vuelve a situar, independientemente, a los humanos como los parientes más próximos de los chimpancés (mayoría de errores en común), y algo menos con los gorilas (menos errores en común), y aún menos con los orangutanes (todavía menos errores en común)[13]. Y aún más, en este estudio no se encontró ningún seudogén “fuera de sitio”: los seudogenes con mutaciones inactivadoras idénticas comunes entre humanos y gorilas se encontraban también presentes, con idéntica mutación, en los chimpancés; las mutaciones comunes entre humanos y orangutanes estaban presentes en los chimpancés y los gorilas. Este modelo es, precisamente, lo que la hipótesis del antecesor común predice para estas especies, ya que una mutación idéntica presente en dos especies se explica más fácilmente por su presencia en el antecesor común de las dos. El antecesor común de humanos y gorilas es también antecesor común de los chimpancés, por lo que se predice que las mutaciones inactivantes presentes en humanos y gorilas, estén también en los chimpancés. Resumiendo, la existencia de seudogenes compartidos entre los genomas de primates, sus localizaciones sinténicas, y sus modelos de inactivación y distribución, apoyan todos ellos de forma coherente el mismo modelo de antecesor común basándose simplemente en criterios de homología de la secuencia comparada. Autor: Dennis Venemaes profesor asociado y catedrático de biología en la Trinity Western University. Obtuvo su licenciatura y doctorado en biología celular y genética por la universidad de British Columbia. Sus líneas de investigación incluyen la genética de la diferenciación tisularen Drosophila, educación en genética y la interacción entre la biología evolutiva y la fe cristiana. En 2008 recibió el premio College Biology Teaching Award de la National Association of Biology Teachers. Recientemente ha publicado como coautor una serie de blogs sobre genómica comparada y evolución humana en la Biologos Foundation. (*) Título original: “El Génesis y el genoma: Evidencia genómica de un antecesor común humano-simio y de los tamaños de la población ancestral de homínidos” (“Genesis and the genome: Genomics evidence for human-ape common ancestry and ancestral hominid population sizes” PSCF(2010) 62:166-178). Artículo publicado originalmente en septiembre de 2010 en la revista Perspectives on Science and Christian Faith, la revista oficial de la American Scientific Affiliation (ASA), la asociación de científicos evangélicos de mayor proyección mundial. El número estaba especialmente dedicado al tema de la historicidad de Adán y Eva, debatido en el encuentro anual de ASA en 2009. Además de este artículo de Dennis Venema, en el que se expone el estado de la cuestión desde el punto de vista científico, se ofrecían tres artículos de los teólogos C. John Collins, Daniel C. Harlow y John R. Schneider. Mientras que el primero defiende una visión tradicional con un Adán histórico, los otros dos sostienen que el relato del Génesis debe leerse desde ópticas no históricas (literarias, teológicas, etc.). De estos tres artículos se ha publicado un amplio extracto en la revista Alétheia (2012) 41:11-41. Estos artículos desataron una importante polémica que en pocos meses llegó a la portada de la revista evangélica más conocida de EE.UU., Christianity Today (junio 2011)y a otros medios de comunicación. Traducción: Javier A. Alonso (Dr. en Biología) y revisado por Pablo de Felipe (Dr. en Bioquímica/Biología Molecular) y Fernando Méndez (Dr. en Biología). Próxima semana: El Génesis y el genoma (3): ¿origen común o diseño común?.