Explican el rol del ADN no codificante en la generación de nuevas especies
Investigadores de la Facultad de Ciencias Exactas estudian posibles mecanismos en la formación de nuevas especies en un grupo de roedores, los tuco-tucos. La clave estaría en ciertas secuencias de ADN que, en apariencia, no sirven para nada. También se estudian en monos.
Por Susana Gallardo (*)
El roedor tuco-tuco.
Al recorrer una de esas playas de la costa bonaerense, donde el cemento aún no reemplazó a los médanos, es posible encontrarse con un pequeño roedor, de ojos grandes, orejas pequeñas e incisivos de color naranja. No se trata de un personaje de dibujo animado, sino de un tuco-tuco, un animal parecido al cuis, que excava las dunas para construir un sistema ramificado de túneles y galerías.
Este huidizo mamífero pertenece a un grupo de animales con una interesante historia evolutiva: durante casi 10 millones de años su ancestro tenía sólo una o dos especies. Hoy suman más de 60, muy parecidas entre sí. Y esa gran variedad a partir de un solo linaje se produjo en un período bastante breve en términos de la evolución.
Pero ¿por qué tantas especies parecidas, y de golpe? Responder este interrogante implica desentrañar un enigma.
Susana Rossi.
Para la bióloga Susana Rossi, una de las claves se halla en ciertos componentes del genoma que, en apariencia, no sirven para nada, porque no codifican genes, y, por ello, solía considerarse como "basura génica".
En los organismos vivos, sólo una pequeña fracción del total del genoma codifica genes funcionales; por ejemplo, en los seres humanos, más del 50 por ciento es ADN no codificante.
"Los tuco-tuco poseen en su genoma una secuencia que, por sus características, parece tener un origen viral, con una estructura semejante a la de un retrovirus, como el del sida", afirma la doctora Rossi, investigadora del Conicet y del Departamento de Fisiología y Biología Molecular y Celular de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA.
Tal vez, hace millones de años, un retrovirus infectó el genoma de estos animales, o bien un retrovirus endógeno, escapando del control del genoma, produjo millones de copias. "Encontramos esa secuencia en distintas ubicaciones en los cromosomas", señala la investigadora, y agrega: "Esta secuencia, además de amplificarse, tuvo la capacidad de movilizarse dentro del genoma y, así, favoreció, posiblemente, la inestabilidad en la forma y número de los cromosomas".
Ser o no ser de la misma especie
Para que dos individuos que se reproducen sexualmente puedan dejar descendencia fértil, los cromosomas maternos deben aparearse con los paternos. Pero, para ello, en general, los cromosomas deben mantenerse estables en número y forma. Si hay una modificación en un grupo de individuos, el apareamiento no podrá dejar descendencia fértil, es decir, "el cambio cromosómico puede actuar como barrera reproductiva, y eventualmente iniciarse el proceso de divergencia de una especie nueva", señala la investigadora.
Claro, también hay otras barreras, como las geográficas, entre una especie incipiente y una preexistente. Eso fue lo que halló Charles Darwin en las islas Galápagos, en su travesía alrededor de América del Sur. Allí el naturalista inglés encontró que ciertas aves -los pinzones- eran diferentes en las distintas islas que conforman el archipiélago, y variaban respecto a los del continente.
En el caso de los tuco-tucos, las barreras geográficas no habrían sido muy importantes, ni tampoco las diferencias ecológicas entre las especies, todas explotan el nicho subterráneo. En cambio, la inestabilidad cromosómica podría ser una barrera muy efectiva.
Pero ¿por qué los cromosomas se vuelven inestables? La "basura genómica" podría ser la causa. "Es paradójico que una secuencia que no sirve para nada esté repetida millones de veces en el genoma", sostiene Rossi. Durante mucho tiempo nadie les prestó atención, precisamente, porque parecía que no servían para nada.
Pero la "basura" genómica está ahí: la ubicación de una misma secuencia en distintos cromosomas puede favorecer la recombinación entre ellos y causar modificaciones en su forma, es decir, inestabilidad, la cual puede conducir al aislamiento reproductivo de las formas cromosómicas diferentes.
Rossi, junto con el doctor Claudio Slamovits, que estudió el tema en su tesis doctoral, y Amund Ellingsen, de la Universidad de Oslo, estudiaron las relaciones evolutivas (filogenia) entre un número importante de especies de tuco-tuco. "Vimos que algunos grupos de especies presentan alta variabilidad en el número y tipo de los cromosomas, así como cambios drásticos del número de copias de la unidad básica de esta secuencia de ADN, que había sufrido reducciones y expansiones a lo largo de la evolución de estas especies", explica Rossi.
La presencia de una secuencia de origen viral en el genoma de los tuco-tucos, además de jugar un papel en la variedad de especies, evidencia la relevancia que han tenido las asociaciones entre genomas de distinto origen (en este caso un retrovirus y un mamífero) en la evolución de las formas de vida que hoy pueblan la Tierra.
Los monos también
Las secuencias repetitivas también se observan en algunos primates. Desde hace unos treinta años, la doctora Marta Mudry, investigadora del Conicet y del Departamento de Ecología Genética y Evolución de la FCEyN, estudia los reordenamientos de los cromosomas en monos del Nuevo Mundo para determinar su posible rol en el surgimiento de nuevas especies.
"Entre los monos del género Cebus, más conocidos en nuestro país como Caí, observamos que algunas especies tienen un marcado aumento en el número de repeticiones de secuencias no codificantes, que se detectan en los cromosomas como bloques de tamaño variable que se tiñen en forma diferencial", señala la investigadora. Es decir, "las distintas especies se caracterizan, precisamente, por el tamaño de esas secuencias no codificantes y por su variada distribución en ciertos cromosomas, secuencias que, al aparecer de manera constante en cada especie, permiten su precisa clasificación taxonómica", acota la licenciada Mariela Nieves, que estudia el tema en su tesis doctoral.
El rol del ADN en la taxonomía
Las secuencias de ADN se utilizan cada vez más en los análisis filogenéticos debido a que unos pocos cientos de bases, con su cantidad enorme de combinaciones potenciales, bastan para hacer análisis de identificación y parentesco. Por eso algunos autores, como Herbert et al. (2003),[49] y Tautz et al. (2003),[50] proponen un rol central del ADN en la definición de las especies, de forma que una muestra de ADN y la lectura de su secuencia de bases debería ser uno de los caracteres del espécimen tipo, y una especie de marca para el taxón al cual pertenece el espécimen. Se ha propuesto que la secuencia de ADN sirva como un carácter clave, de utilización similar a como se usaría el código de barras en los supermercados. Esta "Taxonomía basada en ADN" aún adolecería de muchos de los mismos problemas que tienen los demás enfoques: por ejemplo, el problema de los límites de la circunscripción de los taxones. Los cambios de nombres que más molestan y aburren a los biólogos son los que se dan no por deficiencias en la anterior circunscripción de los taxones, sino porque cambian los conceptos utilizados para definirlos. Otro problema es que hay que decidir qué secuencia usar, ya que algunas secuencias no dan una información que diferencie al taxón de los demás. Esto puede ser porque un mismo gen puede mantenerse inalterado durante millones de generaciones después de la especiación, o debido al fenómeno de introgresión (de forma que un gen que se había diferenciado vuelva a su estado anterior por azar). Por lo tanto, de la misma forma en que no es conveniente confiar en un solo carácter morfológico para identificar una especie, tampoco es conveniente confiar en una sola secuencia de ADN (Mallet y Willmott 2003).[15] Aún cuando la "Taxonomía basada en ADN" fuera financiada, es necesario preguntarse si es necesario agregar un requerimiento extra al ya lento proceso de describir nuevos taxones, en especial teniendo en cuenta que se calcula que sólo el 10 % de las especies del planeta ha sido descrito (Mallet y Willmott 2003)[15] . Debido a eso, probablemente la mayoría de los biólogos verán a las secuencias de ADN como un complemento más que como un reemplazo de la información morfológica.
De todas formas, los Códigos de Botánica y Zoología hoy en día no especifican ningún carácter en particular para diagnosticar nuevos taxones, así que la "Taxonomía de ADN" ya es válida, si bien la descripción de caracteres visibles puede ser de uso más inmediato y definitivamente más interesante que la lectura de las secuencias de ADN. Ya es rutina que las especies de microorganismos se delimiten a través de métodos moleculares, y, para dilucidar el árbol de la vida completo, sería claramente útil secuenciar los mismos genes en muchos taxones diferentes. Para lograr esto último, sería necesario un "proyecto genoma horizontal", y un sistema de archivo de ADN, más allá de si el ADN se vuelve un requerimiento en la descripción de todas las especies o no.
