El genoma humano está compuesto por aproximadamente tres mil millones de pares de bases. De estos solo el 2% codifica proteínas, mientras que el 98% restante es conocido como ADN no codificante o «ADN basura». Desde que se descubrió este fenómeno en la década de 1960, los biólogos han estado investigando sus orígenes. También los efectos y el propósito potencial en la evolución de la vida. Ahora, investigadores de la Universidad de Tel Aviv en Israel han agregado algunas ideas vitales sobre las razones por las cuales persiste el ADN no codificante. Esto podría ayudarnos a comprender mejor la rica variedad de tamaños de genomas en todo el mundo vivo.
En 1977, dos científicos llamados Richard Roberts y Phil Sharp notaron que una buena parte de este desorden de ADN no solo estaba disperso entre nuestros genes, sino que a menudo los interrumpía a mitad de la secuencia, un descubrimiento que más tarde les valió un Premio Nobel. Estas interrupciones, conocidas como intrones, parecían cargar células complejas como la nuestra, mientras dejaban intactas las más simples, como las de las bacterias. Cada vez que se acuñaba una proteína, estas interrupciones debían eliminarse de la plantilla genética. Esto requería que las instrucciones de codificación se reconstruyeran antes de interpretarse como una proteína.
‘ADN basura’: la clave para entender enfermedades genéticas y tratarlas de manera efectiva
El número de intrones difiere enormemente de una especie a otra. Por ejemplo, los humanos tienen casi 140.000 intrones. Mientras que las ratas alrededor de 33.000, las moscas comunes de la fruta casi 38.000. En cuanto a la levadura (Saccharomyces cerevisiae), esta tiene apenas 286 y el hongo unicelular Encephalitozoon cuniculi solo 15. Los investigadores han estado preguntándose por qué la evolución no ha limpiado este desorden a través de la selección natural para convertirnos en organismos más eficientes.
El equipo de la Universidad de Tel Aviv ha propuesto que eliminar cualquier pieza intrusiva de ADN alrededor de las regiones de codificación probablemente dañaría la supervivencia del animal, ya que las secciones de codificación también podrían eliminarse al mismo tiempo. La eliminación de estas secciones esencialmente actúa como un amortiguador mutacional, protegiendo regiones que contienen las secuencias más sensibles necesarias para codificar proteínas.
Los investigadores crearon un modelo matemático para mostrar estas dinámicas en acción. Anteriormente se sugirió que «el sesgo de eliminación conduce a la reducción de los genomas a lo largo de los tiempos evolutivos». Sin embargo, el equipo de investigación descubrió que puede haber un sesgo de inserción para las secuencias cortas de ADN no codificantes. Esto se debe a que la «selección inducida por el borde», en la que una secuencia neutra se encuentra entre las regiones codificantes, crea un sesgo de inserción.
Conclusión
Si bien el modelo matemático proporciona una explicación plausible de la variación en la longitud de los intrones dentro de una especie, no puede explicar por qué difieren entre especies. Una explicación trivial es que los propios procesos de evolución y selección natural han llevado a cambios en la longitud de los intrones a lo largo del tiempo y entre diferentes especies.
La selección natural puede favorecer la retención de intrones más largos o más cortos en función de su efecto sobre la expresión génica, la estabilidad del ARN o la eficiencia de la traducción de proteínas. Además, la tasa de mutación y recombinación también puede influir en la longitud de los intrones a lo largo del tiempo y entre especies.
En resumen, la variación en la longitud de los intrones es el resultado de una compleja interacción entre la selección natural, la deriva génica, la mutación y la recombinación que ha tenido lugar a lo largo de la evolución de las especies.
Referencias:
The evolutionary dynamics that retain long neutral genomic sequences in face of indel deletion bias: a model and its application to human introns: https://doi.org/10.1098/rsob.220223
