Hallan 155 genes en nuestro ADN que surgieron «de la nada»

Los llamados 'genes de novo' son un misterio para la genética; ahora un grupo de científicos han encontrado centenar y medio de estos 'huérfanos' y creen que están relacionados en gran medida con patologías exclusivamente humanas

Secuencia de ADN Adobe stock

Madrid

21/12/2022 a las 00:01h.

Los genes, las 'letras' que escriben el ADN de todas las criaturas vivas, tienen 'primos' en otras especies: genes formados por secuencias de ADN similar que, una vez que se traducen a proteínas, realizan funciones similares; de ahí que se pueda 'rastrear' hasta ancestros comunes. ... Es más: hasta hace relativamente poco, la teoría dominante es que todos los genes provenían de la evolución del material genético de especies anteriores. Sin embargo, hace algo más de una década se encontraron unos genes que surgen 'de la nada' y que otorgan a la especie una capacidad única, como por ejemplo el que le permite al bacalao del Ártico sobrevivir a temperaturas bajo cero sin tener ningún pariente cercano con esta habilidad. Ahora, un nuevo estudio ha encontrado hasta 155 genes humanos 'huérfanos' que se sospecha interfieren en diferentes patologías exclusivamente humanas. Los resultados acaban de publicarse en la revista 'Cell Reports'.

Después de su descubrimiento, los científicos se plantearon cómo estos 'genes de novo' (tal y como fueron bautizados por los científicos) habían surgido. Surgieron entonces dos hipótesis: que los genes 'primos' se hubiesen distinguido tanto en la evolución que ahora parecieran totalmente diferentes. U otros mecanismos distintos, como que del llamado ADN basura -material genético que no codifica proteínas ni tiene una función conocida- surgieran parejas que resultaran en ADN 'funcional', una teoría bastante trasgresora, ya que normalmente el emparejamiento aleatorio causa más problemas que soluciones y la evolución suele desechar estos cambios evolutivos fallidos.

En un estudio de 2020, investigadores del Trinity College llegaron a la conclusión en un estudio publicado en 'Nature Communications' de que el segundo mecanismo ocurría mucho más de lo pensado, y que tan solo un tercio de los genes de novo se daba por una divergencia irreconocible: es decir, esos genes compartidos entre especies habían evolucionado tanto que no se parecían en nada. Entonces, quedaban dos tercios de genes sin procedencia clara.

Para ver qué ocurría si se eliminaban estos genes, Aoife McLysaght, genetista del Trinity College, su becario postdoctoral Nikolaos Vakirlis y Anne-Ruxandra Carvunis en la Universidad de Pittsburgh silenciaron estas secuencias de genes de novo descubiertas en una levadura: su erradicación no parecía ser dañina; sin embargo, cuando se potenciaron, mejoró el rendimiento del crecimiento de las levaduras.

Según Vakirlis, esos resultados sugerían que los genes de novo tienen un alto potencial de adaptación: es posible que sus efectos no estén bien definidos, pero pueden contribuir potencialmente a la célula de muchas maneras. Ese potencial es lo que la evolución puede explorar con el tiempo si refina las secuencias en genes funcionales.

Genes 'de la nada' en humanos

Pero esto no solo funciona en el bacalao del Ártico y en las levaduras. También se han descubierto varios de estos genes 'huérfanos' en humanos, sobre todo en casos de cáncer. Ahora, Varkilis (quien actualmente trabaja para el Centro de Investigación de Ciencias Biomédicas Alexander Fleming en Vari, Grecia) y McLysaght han ido un paso más allá y han identificado hasta 155 nuevos genes dentro del linaje humano que surgieron espontáneamente de pequeñas secciones de nuestro ADN. Algunos de estos nuevos genes se remontan al antiguo origen de los mamíferos.

«Este proyecto comenzó en 2017 porque estaba interesado en la evolución de genes novedosos y en descubrir cómo se originan estos genes», dice el Vakirlis, primer autor del estudio recién publicado en 'Cell Reports'. «Se congeló durante algunos años, hasta que se publicó otro estudio que tenía algunos datos muy interesantes, lo que nos permitió comenzar con este trabajo».

Para encontrarlos, los investigadores crearon un árbol de ancestros comparando a los humanos con otras especies de vertebrados. Rastrearon la relación de estos genes a lo largo de la evolución y encontraron 155 que surgieron de regiones de ADN único. Después, los hicieron 'crecer' en cultivos de laboratorio -ya que los genes específicos de humanos son difíciles de testar en pruebas directas-.

Comparación de los genes entre humanos, chimpancés, gorilas, orangutanes y gibones Vakirlis et al

Así descubrieron que 44 de ellos están asociados con defectos de crecimiento -en condiciones de laboratorio-, lo que demuestra la importancia de estos genes para mantener un sistema vivo saludable. Por otro lado, 3 de ellos tienen marcadores de ADN asociados a enfermedades como la distrofia muscular, la retinosis pigmentaria y el síndrome de Alazami. Además, los investigadores también encontraron un nuevo gen asociado con el tejido cardíaco humano. Este surgió en humanos y chimpancés justo después de la separación del gorila y muestra lo rápido que puede evolucionar un gen para volverse esencial para el cuerpo.

«Será muy interesante en futuros estudios comprender qué podrían hacer estos microgenes y si podrían estar directamente involucrados en algún tipo de enfermedad», señala Vakirlis. Por su parte, McLysaght apunta: «Estos genes suelen ser ignorados porque son muy difíciles de estudiar, pero creo que se reconocerá cada vez más que necesitan ser observados y considerados. Si tenemos razón, hay muchas más cosas funcionalmente relevantes ocultas en el genoma humano«.