Cuáles son los pequeños genes nuevos en el ADN que muestran cómo evolucionan los humanos

Los humanos modernos nos separamos evolutivamente de nuestros ancestros chimpancés hace casi 7 millones de años, pero seguimos evolucionando, según comprobó la ciencia en un nuevo estudio.

Es que expertos del Centro de Investigación de Ciencias Biomédicas “Alexander Fleming” (BSRC Flemming) en Grecia y el Trinity College Dublin, Irlanda, han identificado 155 nuevos genes dentro del linaje humano que surgieron espontáneamente de pequeñas secciones de nuestro ADN.

Muchos parecen jugar un papel crítico en nuestra biología, revelando cómo genes completamente nuevos pueden evolucionar rápidamente para volverse esenciales. Algunos de estos nuevos genes se remontan al antiguo origen de los mamíferos, y se prevé que parte de estos “microgenes” estén asociados con enfermedades específicas de los humanos.

Por lo general, los nuevos genes surgen a través de mecanismos bien conocidos, como los eventos de duplicación, donde nuestra maquinaria genética produce accidentalmente copias de genes preexistentes que pueden terminar satisfaciendo nuevas funciones con el tiempo. Pero los 155 microgenes identificados en esta investigación, publicada en Cell Reports, parecen haber aparecido desde cero, en tramos de ADN que antes no contenían las instrucciones que usa nuestro cuerpo para construir moléculas.

Dado que las proteínas que se cree que codifican estos nuevos genes serían increíblemente pequeñas, estas secuencias de ADN son difíciles de encontrar y de estudiar. Por lo tanto, a menudo se pasan por alto en la investigación. “Este proyecto comenzó en 2017 porque estaba interesado en la evolución de genes novedosos y en descubrir cómo se originan los mismos. 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“, explicó el genetista evolutivo Nikolaos Vakirlis, de BSRC Flemming en Grecia.

Ese otro estudio, publicado en 2020 por un equipo de investigadores de la Universidad de California en San Francisco, catalogó una pila de microproteínas que son producidas por regiones no codificantes que alguna vez se describieron como “ADN basura”. El equipo detrás de este nuevo estudio creó posteriormente un árbol ancestral genético para comparar esas pequeñas secuencias que se encuentran en nuestros genomas con las de otras 99 especies de vertebrados, rastreando la evolución de los genes a lo largo del tiempo.

Algunos de los nuevos ‘microgenes’ identificados en este nuevo estudio se pueden rastrear hasta los primeros días de los mamíferos, mientras que otros son adiciones más recientes. Dos de los genes identificados por el estudio parecen haber surgido desde la división entre humanos y chimpancés, encontraron los investigadores.

“Buscamos identificar y examinar casos en el linaje humano de pequeñas proteínas que evolucionaron a partir de secuencias previamente no codificantes y adquirieron funciones inmediatamente o poco tiempo después. Esto es doblemente importante: para nuestra comprensión del fenómeno intrigante y aún en gran medida misterioso del nacimiento de genes de novo, pero también para nuestra apreciación del potencial funcional completo del genoma humano”, precisó el equipo en su artículo publicado.

Ya se sabe que las microproteínas tienen una amplia gama de funciones, desde ayudar a regular las expresiones de otros genes hasta unir fuerzas con proteínas más grandes, incluidas nuestras membranas celulares. Sin embargo, mientras que algunas microproteínas realizan tareas biológicas vitales, otras son simplemente inútiles. “Cuando comienzas a adentrarte en estos pequeños tamaños de ADN, realmente están al límite de lo que se puede interpretar a partir de una secuencia del genoma, y están en esa zona en la que es difícil saber si es biológicamente significativo”, agregó la genetista de Dublín Aoife McLysaght, del Trinity College.

Del gorila, al chimpancé y al humano

Un gen con un papel en la construcción de nuestro tejido cardíaco surgió cuando un ancestro común a los humanos y los chimpancés se separaron de la ascendencia del gorila. Si de hecho este microgen surgió en los últimos millones de años, es una evidencia sorprendente de que estas partes en evolución de nuestro ADN pueden convertirse rápidamente en esenciales para el cuerpo.

Luego, los investigadores probaron las funciones de las secuencias eliminando genes, uno por uno, en células cultivadas en laboratorio. Cuarenta y cuatro de los cultivos celulares mostraron defectos de crecimiento, lo que confirma que las secciones de ADN que ahora faltan juegan un papel fundamental para mantenernos en funcionamiento.

En otros análisis comparativos, los investigadores también identificaron en tres de los nuevos genes variantes conocidas asociadas con la enfermedad. La presencia de estas mutaciones casuales en una sola posición de base en el ADN puede sugerir alguna conexión con la distrofia muscular, la retinitis pigmentosa y el síndrome de Alazami, pero se requerirá más investigación para aclarar estas relaciones.

A la luz de la tecnología y la medicina modernas, apreciar la escala del cambio biológico que los humanos han experimentado como especie a manos de la selección natural puede ser un desafío. Pero nuestro estado físico ha sido moldeado considerablemente por las presiones de la dieta y las enfermedades durante milenios, y sin duda seguirá adaptándose incluso en un mundo tecnológicamente avanzado.

Aún no está claro exactamente cómo ocurre la creación espontánea de nuevos genes dentro de la región no codificante, pero con nuestra nueva capacidad para rastrear estos genes, podemos estar más cerca de descubrirlo.

“Si tenemos razón en lo que creemos que tenemos aquí, hay muchas más cosas funcionalmente relevantes escondidas en el genoma humano”, concluyó con misterio la genetista McLysaght.

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