Esto es lo poco que nos separa (genéticamente) de los chimpancés

Si comparamos los cromosomas humanos con los de los grandes simios, chimpancés, orangutanes y gorilas, descubrimos una diferencia muy llamativa. El genoma humano posee un cromosoma menos: ellos tienen 24 pares y nosotros, 23. ¿Cómo es posible?

 

En 1982 Jorge Yunis y Om Prakash publicaron un artículo en Science que hoy se considera una pieza angular de la biología evolutiva. Su trabajo confirmó lo que se sospechaba desde hacía tiempo: los cromosomas de humanos, gorilas, chimpancés y orangutanes son tan similares que se pueden establecer una correlación casi perfecta entre ellos. Trabajos posteriores abundaron en esta idea, mostrando que el genoma humano y el del chimpancé son idénticos al 98%. Los dos conjuntos de cromosomas son tan similares que cada cromosoma humano tiene su correspondencia en el chimpancé… salvo una excepción: el cromosoma 2 humano.

En este caso, son dos los cromosomas del chimpancé los que se ajustan perfectamente con el humano: los llamados 2A y 2B. Nueve años después del artículo de Yunis y Prakash, científicos de la Universidad de Yale secuenciaron el lugar del cromosoma 2 humano que se correspondería con una fusión de los telómeros (los finales de cada cromosoma) de los cromosomas 2A y 2B del chimpancé. Y allí encontraron una secuencia de ADN que demuestra que en algún momento esto fue lo que sucedió: se fusionó el telómero de un cromosoma con el de otro. El lugar exacto de la fusión se ha preservado mostrando 158 copias de la secuencia que marca el lugar; es la X en los planos del tesoro.

Y no solo eso, el centrómero (la parte que, como su nombre indica, se encuentra en el centro) del cromosoma 2 humano coincide con el del 2A del chimpancé. ¿Y el centrómero del 2B? En 1992 se encontraron restos de las secuencias características de este lugar, hoy inactivo. Y precisamente por eso, por no servir ya para su función inicial, el número de mutaciones que presentan es relativamente alto. Esto es un proceso claramente evolutivo: para aquellas secuencias de ADN que son útiles existen mecanismos de corrección frente a mutaciones; si no es útil o no desempeña ninguna función, no hay motivo para corregir los errores.

Genes saltarines

En 1950 Barbara McClintock realizó lo que se puede llamar un descubrimiento fundamental en el campo de la genética. Como suele suceder en estos casos, y a pesar de que sus experimentos y su lógica eran completamente inapelables, la mayoría de los científicos desestimaron las conclusiones por ser demasiado revolucionarias: “Esta mujer o está loca o es un genio”, escribió el biólogo E. F. Keller. “Estaba tan sorprendida que pensé que me ridiculizarían, o me dirían que estaba realmente loca”, comentó la propia McClintock años más tarde. “Solo” 36 años más tarde la comunidad científica al completo celebró su descubrimiento cuando fue recompensada con el Nobel de Medicina, la única persona que no ha compartido el premio en esta categoría. Y todo porque sus teorías sobre ciertos elementos en los cromosomas del maíz han sido fundamentales para entender la genética, la evolución, la enfermedad y el cáncer.

¿Qué fue lo que descubrió? En la década de 1940 se dio cuenta de que había algo raro en la heredabilidad de ciertos elementos genéticos, pues no se ajustaban al patrón esperado. Después de años de experimentación, McClintock descubrió el motivo: había segmentos de ADN en los cromosomas que se movían de un lugar a otro del genoma. Reciben el nombre de trasposones (antes, “genes saltarines”) o elementos genéticos móviles. Así, si el elemento transponible está insertado en el interior de un gen puede suceder que al moverse, el gen recupere la función que tenía y estaba “cortocircuitada” por el trasposón. Del mismo modo, si al cambiar de posición se inserta dentro de un gen,  provoca la pérdida de la función de dicho gen. En definitiva, los trasposones crean inestabilidad en el genoma al moverse libremente por él. Y el nuestro contiene alrededor de 3 millones de ellos, ¡casi la mitad de todo nuestro ADN! No es raro entonces que los científicos, cada vez que trabajan con genes, no dejen de encontrarse con todo tipo de transposones: das una patada a una piedra del genoma y salta un transposón.

En los años siguientes se descubrió que había dos tipos de estos elementos: los trasposones de McClintock (que componen el 2,8% del genoma humano) y los retrotrasposones (que se llevan el 42,8%). Estos elementos hacen una copia de ellos mismos en ARN que se “retrocopia” en ADN y se inserta en el genoma. Este comportamiento es muy parecido al de los retrovirus, como el del sida o el de la gripe.

Virus que “viven” en el genoma

Todos los retroelementos del ser humano parecidos a los virus se originaron hace decenas de millones de años, en la mayoría de los casos. No tenemos evidencias de retrovirus modernos instalándose comodamente en nuestro genoma y convirtiéndose en retrotransposones. Sin embargo, sí ha pasado en el resto de los mamíferos. Por ejemplo, chimpancés y gorilas poseen muchas copias de un retroelemento, descendientes de un retrovirus que infectó sus genomas de manera independiente pero no hizo lo propio con humanos y orangutanes. Otro tipo de retroelementos son trozos oportunistas de ADN que gracias a unas mutaciones han adquirido la habilidad de moverse libremente por el genoma.

El más común de todos es uno relativamente pequeño llamado Alu: cerca del 10% de genoma humano consiste en más de un millón de elementos Alu, uno de los pocos tipos de retrotransposones todavía activos en nuestro ADN. Su importancia a la hora de entender cómo ha funcionado la evolución es obvia: si dos individuos tienen insertado el mismo retroelemento en idéntica parte de su genoma, querrá decir que lo han debido heredar de un antepasado común. Esto es lo que se descubrió casi por accidente a mediados de 1980.

La diferencia del 2%

En 1985 científicos de la Universidad de California en Davis y Berkeley realizaron el primer estudio del ADN que rodea a los genes que codifican la hemoglobina, y lo compararon con el de los chimpancés. Como era de esperar encontraron muchos elementos Alu. Mas lo llamativo fue que todos ellos, sin excepción, se encontraron en los mismos lugares y con las mismas direcciones en ambas especies. Comparando las secuencias de ADN de 7 elementos Alu en chimpancés y humanos se vio que la similitud entre ambos iba del 94,7% al 98,9%.

Otro ejemplo es HERV-K, un retrotransposón que se introdujo en el antepasado común de humanos, simios y monos hace decenas de millones de años, y al contrario que la mayoría de estos elementos parecidos a los virus, todavía está activo en nuestro genoma. En el año 2000 científicos del Instituto Shemyakin-Ovchinnikov de Química Bioorgánica de Rusia, descubrieron que 11 de los 14 elementos presentes en los humanos se encuentran en la misma posición en chimpancés y gorilas, lo que nos dice que son las especies más cercanas a la nuestra. La siguiente es el orangután, con el que compartimos 9 HERV-K, y el gibón, con 7.

Además de transposones, en nuestro genoma también tenemos pseudogenes, genes que han perdido su capacidad funcional, esto es, que no codifican ninguna proteína. Hay cerca de 20 000 de estos pseudogenes en los genomas del ser humano y del chimpancé y, como en el caso de los transposones, prácticamente todos se encuentran en los mismo lugares. Sólo hay unos pocos que nos diferencian: 163 en humanos y 246 en chimpancés, según el último recuento del Consorcio para la Secuenciación y Análisis del Genoma del Chimpancé. Fue este grupo de más de 60 científicos los que en 2005 publicaron el primer borrador de la secuenciación completa del genoma de nuestro primo hermano, lo que ha confirmado lo que Darwin apuntó en su día: que los humanos compartíamos antepasados comunes recientes con los grandes simios africanos.

Todo esto nos lleva a una idea clave de la biología: la teoría de la evolución de Darwin nos habla de la supervivencia del que mejor se adapta al medio; la biología molecular nos dice cómo se construyó ese mejor adaptado.

Referencias:

Fairbanks, D. J. (2007) Relics of eden, Prometheus Books

 

Miguel Ángel Sabadell

Miguel Ángel Sabadell

Me licencié en astrofísica pero ahora me dedico a contar cuentos. Eso sí, he sustituido los dragones y caballeros por microorganismos, estrellas y científicos de bata blanca.

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