Un cambio genético en nuestros ancestros antiguos puede explicar en parte por qué los humanos no tienen cola como los monos, según un nuevo estudio dirigido por investigadores de la Facultad de Medicina Grossman de la Universidad de Nueva York. Publicado en línea el 28 de febrero como artículo de portada de la revista Nature, el trabajo comparó el ADN de simios y humanos sin cola con el de monos con cola, y encontró una inserción de ADN compartido por simios y humanos, pero que falta en los monos. Cuando el equipo de investigación diseñó una serie de ratones para examinar si la inserción, en un gen llamado TBXT, afectaba sus colas, encontraron una variedad de efectos en la cola, incluidos algunos ratones que nacieron sin cola.
“Nuestro estudio comienza a explicar cómo la evolución eliminó nuestras colas, una pregunta que me ha intrigado desde que era joven”, dice el autor correspondiente del estudio, Bo Xia, Ph.D., estudiante en el momento del estudio en los laboratorios de estudio senior. Los coautores Jef D. Boeke, Ph.D. e Itai Yanai, Ph.D. en la Facultad de Medicina Grossman de la Universidad de Nueva York. Xia es ahora miembro junior de la Sociedad de Becarios de Harvard e investigador principal en el Broad Institute del MIT y Harvard.
Trabajos anteriores habían relacionado más de 100 genes con el desarrollo de colas en varias especies de vertebrados, y los autores del estudio plantearon la hipótesis de que la pérdida de la cola se producía a través de cambios en el código del ADN (mutaciones) de uno o más de ellos. Sorprendentemente, dicen los autores del estudio, el nuevo estudio encontró que las diferencias en las colas no provienen de mutaciones TBXT, sino de la inserción de un fragmento de ADN llamado AluY en el código regulador del gen en los ancestros de los simios y los humanos.
Profunda sorpresa
El nuevo hallazgo procede del proceso mediante el cual las instrucciones genéticas se convierten en proteínas, las moléculas que forman las estructuras y señales del cuerpo. El ADN se “lee” y se convierte en un material relacionado en el ARN y, en última instancia, en ARN mensajero maduro (ARNm), que produce proteínas. En un paso clave que produce ARNm, se cortan del código secciones “espaciadoras” llamadas intrones, pero antes de eso guían la unión (empalme) solo de las secciones de ADN, llamadas exones, que codifican las instrucciones finales.
Además, los genomas de los animales vertebrados evolucionaron para presentar un empalme alternativo, en el que un solo gen puede codificar más de una proteína omitiendo o agregando secuencias de exones. Más allá del empalme, el genoma humano se volvió aún más complejo al evolucionar para incluir “innumerables” interruptores, parte de la “materia oscura” poco entendida que activa genes en diferentes niveles en diferentes tipos de células.
Otros trabajos han demostrado que la mitad de esta “materia oscura” no genética del genoma humano, que se encuentra tanto entre los genes como dentro de los intrones, consiste en secuencias de ADN muy repetidas. Además, la mayoría de estas repeticiones consisten en retrotransposones, también llamados “genes saltarines” o “elementos móviles”, que pueden moverse e insertarse repetida y aleatoriamente en el código humano.
Al reunir estos detalles, el estudio actual encontró que la inserción del transposón de interés, AluY, que afectó la longitud de la cola, se había producido aleatoriamente en un intrón dentro del código TBXT. Aunque no cambió una porción de codificación, la inserción del intrón, según demostró el equipo de investigación, influyó en el empalme alternativo, algo no visto antes, para dar como resultado una variedad de longitudes de cola. Xia encontró una inserción de AluY que permanecía en la misma ubicación dentro del gen TBXT en humanos y simios, lo que resultó en la producción de dos formas de ARN TBXT. Teorizan que uno de ellos contribuyó directamente a la pérdida de cola.
“Este hallazgo es notable porque la mayoría de los intrones humanos llevan copias de ADN repetitivos y saltantes sin ningún efecto sobre la expresión genética, pero esta inserción particular de AluY hizo algo tan obvio como determinar la longitud de la cola”, dijo Boeke, directora del Instituto Sol y Judith Bergstein de Genética de Sistemas en NYU Langone Health.
Se cree que la pérdida de la cola en el grupo de primates que incluye gorilas, chimpancés y humanos ocurrió hace unos 25 millones de años, cuando el grupo evolucionó a partir de los monos del Viejo Mundo, dijeron los autores. Después de esta división evolutiva, el grupo de simios que incluye a los humanos actuales desarrolló la formación de menos vértebras de la cola, dando lugar al cóccix o coxis. Aunque el motivo de la pérdida de la cola es incierto, algunos expertos proponen que podría adaptarse mejor a la vida en el suelo que en los árboles.
Cualquier ventaja que surgiera de la pérdida de cola probablemente fuera poderosa, dicen los investigadores, porque puede haber ocurrido a pesar de tener un costo. Los genes a menudo influyen en más de una función del cuerpo, por lo que los cambios que aportan una ventaja en un lugar pueden ser perjudiciales en otro. Específicamente, el equipo de investigación encontró un pequeño aumento en los defectos del tubo neural en ratones con la inserción del estudio en el gen TBXT.
“Experimentos futuros probarán la teoría de que, en una antigua compensación evolutiva, la pérdida de una cola en los humanos contribuyó a los defectos congénitos del tubo neural, como los relacionados con la espina bífida, que se observan hoy en uno de cada mil recién nacidos humanos”, dijo Yanai, también en el Instituto de Genética de Sistemas.
Fuente: Phys.org.
