DR. WOLF LUIS MOCHAN
BACKAL
CENTRO DE CIENCIAS
FISICAS
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE
MEXICO
Presente
Me estoy permitiendo hacerle llegar un segundo
artículo escrito por el Dr. Antonio García-Bellido, Premio México de Ciencia y
Tecnología 2006, publicado el día de hoy, en
Aprovecho la ocasión para enviarle un cordial saludo.
Atentamente,
Luz Elena Cabrera Cuarón
Secretaria Ejecutiva Adjunta
Consejo Consultivo de
Ciencias de la
Presidencia de
San Francisco No. 1626-305
Col. Del Valle
Delegación Benito Juárez
03100 México, D.F.
Teléfonos
(52 55) 5524-4558, 5524-9009
y 5534-2112
Por: Antonio
García-Bellido | Opinión
Miércoles
12 de Noviembre de 2008 | Hora de publicación: 02:07
Regulación
de genes de los seres vivos
En el texto que a
este precede sobre el punto de inflexión complejo y diverso en los seres vivos,
se habló de los organismos que pudieron vivir en condiciones extremas,
reductoras primero y luego, con la aparición de la fotosíntesis el surgimiento
de una gran diversidad de bacterias que pudieron poblar medios acuosos.
El siguiente nodo de complejidad evolutivo fue la aparición de los eucariontes,
hace 2,000 millones de años, como resultado de la simbiosis o agregación de
tres tipos de bacterias distintas.
Sus genomas contribuyeron al núcleo, a las mitocondrias y a los plástidos,
integrados en una sola célula. Poco después, la asociación de células
eucariotas en conjuntos constituyó organismos multicelulares, ya presente en
fósiles de hace 1,000 millones de años.
El nodo de multicelularidad se diversificó dando lugar a los ancestros de todos
los grupos animales y vegetales actuales. Estos eran marinos primero, pero
desde hace 400 millones de años invaden
El ritmo de esta diversificación ha sido en algunos casos rapidísimo. En un
periodo de tiempo muy corto, en la llamada explosión del Cámbrico entre 560 y
530 millones de años aparecen en rápida sucesión los ancestros de todos los
phyla actuales incluidos los cordados.
En corto tiempo, hace 40 millones de años surgen, de ancestros terrestres
semejantes a vacas, perros y ratones, las ballenas y las focas que pueblan el
mar y los murciélagos que cruzan el aire.
La respuesta a la pregunta de la rapidez de la evolución nos la están empezando
a dar estudios comparativos de las secuencias de los nucleótidos en los genes,
por un lado, y el saber cómo estos genes determinan la generación de morfologías,
por otro.
Estamos empezando a no sorprendernos cuando la secuenciación de nucleótidos de
un gen encontrado en un organismo revela una gran homología, con la de genes de
otros organismos, especialmente en fragmentos de ácido desoxirribonucleico (DNA,
por sus siglas en inglés) que codifican para dominios funcionales de una
proteína.
Más aún, el gen homólogo normal de una especie transferido experimentalmente a
un organismo mutante de otra corrige la insuficiencia causada por
La conservación de los genes a lo largo de la evolución ha hecho cambiar
nuestra noción de complejidad, aparentemente grande si comparamos las
morfologías y fisiologías de organismos distintos por la de meros cambios en
diversidad.
Añadamos a esto que el número de genes de los organismos no ha aumentado
sustancialmente a lo largo de
En este aumento del número de genes han contribuido combinaciones quiméricas de
genes y frecuentes duplicaciones dando lugar a familias de ellos, con funciones
análogas.
Entonces ¿cómo se explica la diversidad morfológica observable si está
determinada por los mismos genes conservados? La respuesta a esta pregunta nos
está llegando de la comprensión de quiénes son esos genes y qué hacen durante
el desarrollo.
Los genes de las enzimas del metabolismo secundario, asociados a la conversión
de energía, fotosíntesis u óxido-reducción y a la síntesis de proteínas,
surgieron y fueron optimizados ya en procariontes. Los animales y plantas los
han heredado intactos.
Con la aparición de los eucariontes y más en particular de los
organismos multicelulares surge el problema de cómo conseguir que las células
de un organismo difieran unas de otras para constituir los tejidos y órganos
distintos. Los tipos celulares están asociados a posiciones distintas en el
organismo y con ello difieren en su origen embrionario. Sus diferencias
resultan de expresar conjuntos o combinaciones de genes distintos.
La base de esta diversidad discontinua consiste en que productos de algunos
genes pueden regular, esto es activar o reprimir, la expresión de otros genes.
Esta regulación se hace por sus productos proteicos reconociendo regiones del
DNA inmediatamente adyacentes a la región que codifica para la proteína a ser
expresada. Esta región del gen es grande y puede contener varias secuencias de
DNA, en diferentes combinaciones, que reconocen proteínas de diferentes genes
reguladores. Hoy día estamos descubriendo que una fracción muy alta de genes
del genoma de vertebrados, quizás el 40% son reguladores de otros.
Otra fracción alta de genes codifica para ligandos y receptores activos en la
comunicación intercelular y la transducción de señales dentro de la célula y
queda sólo un 10% a un 15% de genes para llevar a cabo funciones de metabolismo
y división celular, esto es, genes de mantenimiento, que hemos heredado
intactos de los eucariontes primigenios y aún de los procariontes. La fuente de
variación evolutiva no está pues en la región codificante de los genes, sino en
su región reguladora.
Es la combinación de sus secuencias de reconocimiento la que permitirá al gen
ser expresado en este o en otro linaje celular, al comienzo o más tarde en el
desarrollo. Así genes reguladores tienen jerárquicamente debajo grupos de genes
regulados, constituyendo su correspondiente equipo o sintagma y empezamos a
descubrir que estos “sintagmata” de regulación entre genes, basados
en reconocimiento molecular, también pueden estar conservados.
¿Cómo surgen, pues, morfologías tan diversas? Pues resulta que los procesos de
generar morfologías, también están conservados. Los genes que especifican
territorios de células como segmentos en insectos (llamados homeóticos) son los
mismos que lo hacen en crustáceos, cercanos filogenéticamente, pero también
especifican neurómeros y somites distintos en vertebrados.
Estos genes están haciendo lo mismo, definiendo regiones morfológicas,
ordenadas en el espacio en organismos más separados filogenéticamente. Sabemos
por comparación de secuencia de DNA que estaban presentes en los ancestros de
los deutorostomia (vertebrados) y protostomia (insectos), antes del Cámbrico.
Igualmente antiguos son aquellos genes que especifican regiones dorsales y
ventrales en el embrión, o que determinan la formación de ojos, o de corazón,
de células nerviosas y musculares y un largo etcétera.
Todos estos procesos morfogenéticos y de diferenciación de histotipos aparecen
conservados desde antes de la explosión del Cámbrico.
La explosión del Cámbrico o las subsiguientes a otras tantas extinciones, donde
los supervivientes ocupan nuevos nichos ecológicos y lo hacen en corto periodo
de tiempo, refleja gran versatilidad genética a la hora de crearse
La constancia generativa de las especies parece venir definida por la necesaria
funcionalidad generativa interna más que por el resultado morfológico concreto
al que dé éste lugar. Los cambios son de modulación en procesos de desarrollo,
que estamos empezando a comprobar que están conservados. Así pues, consisten en
nuevas combinatorias de otros preexistentes.
En el dualismo de un mundo cambiante externo seleccionando la variación
mutacional interna debemos cuestionar hasta qué punto lo que llamamos
adaptación no es sino un antropocentrismo panglossiano para encubrir la simple
constatación que la especie existe y que continúa procreándose convenientemente.
*Premio México de Ciencia y Tecnología 2006,
Doctor Vinculado Ad Honorem del Consejo Superior de Investigaciones Científicas
(CSIC), Madrid, España
consejo_consultivo_de_ciencias@ccc.gob.mx