A.D. 2009 – 200 años del nacimiento de Charles Darwin: Estudios actuales secundan el evolucionismo

Darwin ignoraba por completo las leyes de la Genética. No obstante, su capacidad observadora le permitió realizar una labor precisa de integración de los cambios que detectó en los organismos y fósiles que pudo examinar en sus viajes alrededor del mundo a bordo del H.M.S. Beagle. Esta técnica le permitió desarrollar su teoría evolutiva, basada en la selección natural, la supervivencia del mejor adaptado al ecosistema.

"Los datos que hoy se manejan indican, claramente, que sus pronósticos eran ciertos; los mecanismos genéticos básicos para construir los diferentes animales, en gran medida, se comparten en todas las especies. Esto indica un origen común de todos los animales. Así, los mecanismos de construcción no se han reinventado cada vez en cada especie, sino que se han usado mecanismos básicos existentes con diferentes modificaciones y en diferentes combinaciones para originar distintas especies", asegura José Luis Gómez Skarmeta, experto en Genómica e investigador principal del Centro Andaluz de Biología del Desarrollo (CABD), un instituto mixto financiado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), la Universidad Pablo de Olavide y la Junta de Andalucía.

Los genetistas piensan que la variación en la secuencia de los genes (ejecutores de los procesos) ha influido en la evolución de las especies pero, sobre todo, lo que más ha intervenido en ella ha sido la modificación en las órdenes que indican cómo y cuando esos genes deben expresarse (actuar). Estas alteraciones se convierten en cambios físicos.

Darwin en estado puro

Un ejemplo esclarecedor de cómo los cambios en el ADN afectan a la morfología de los individuos y promueven un avance evolutivo es el de la formación de los dedos. Se pasó de los peces, cuyas aletas presentan una estructura precursora de estos apéndices, a los tetrápodos como el ratón, para quienes los dígitos son esenciales.

En el cambio fue determinante la actuación de los genes Hox. Éstos se expresan de un modo débil y transitorio en la formación de las aletas de los peces y de una manera fuerte y continua en la región donde se forman los dedos en los tetrápodos. "Se sabe que en el ratón hay dos regiones del genoma con elementos reguladores, lo que hemos llamado órdenes, que activan los genes Hox. Una está en todos los vertebrados, posiblemente es responsable de su expresión en peces, y la otra es específica de tetrápodos como el ratón", explica Gómez Skarmeta. "Sabemos que tuvo que aparecer espontáneamente un nuevo elemento regulador que disparó el nivel de expresión de los genes Hox y permitió la formación de los dedos".

El grupo de investigación de este experto del CSIC intenta comprobar si la maquinaria necesaria para activar el elemento regulador estaba ya presente en peces. Se trataría de una maquinaria latente a la espera de la aparición de esta región de ADN, que disparase la activación de los genes Hox en el lugar correcto y en la cantidad necesaria para la formación de los dedos típicos de tetrápodos. "Generando un pez cebra transgénico, hemos visto que dicho elemento regulador del ratón recapitula en la aleta del pez la expresión de los genes Hox en los dígitos de tetrápodos. Estos resultados confirman que la maquinaria para activar a los genes Hox estaba ya presente en peces", arguye.

Otros proyectos

Los peces cebra son esenciales en las investigaciones del grupo de José Luis Gómez Skarmeta. Gracias a que "son animales fáciles de cultivar en los que además se pueden generar transgénicos fácilmente. Por ello, podemos hacernos muchas más preguntas a las que responder de una forma más económica". Otra ventaja es que, "al ser transparentes, podemos visualizar los transgénicos mientras los animales están vivos, por lo que podemos seguir a los animales mientras se desarrollan", aclara. "Si trabajásemos con ratones, necesitaríamos muchos más ejemplares porque habría que matar a la madre, sacar los embriones y la información que obtuviéramos estaría restringida al momento del desarrollo en el que abrimos a la hembra".

Los peces cebra son esenciales en las investigaciones del equipo de José Luis Gómez Skarmeta

Con estas técnicas, Gómez Skarmeta trabaja en un estudio centrado en descubrir la implicación de regiones reguladoras en el desarrollo de enfermedades como la diabetes o la sordera. "Hay un tipo de sordera asociada a un gen que se requiere para la formación del oído interno durante el desarrollo embrionario. Ciertos individuos sordos contienen regiones del genoma lesionadas que efectan al gen directamente, por lo que se sabe que éste está implicado en el padecimiento de la enfermedad. Otro grupo de mutaciones, en cambio, se caracterizan por la falta de una región del genoma muy próxima al gen, pero no afectando a éste directamente, aunque los individuos presentan el mismo tipo de sordera. Esto indica que dichas mutaciones están afectando a algo importante para que este gen se exprese en el oído en desarrollo", explica el genetista.

El gen encargado del funcionamiento de este órgano no sólo se expresa en el oído, sino también en otras regiones. "La expresión completa del gen se debe a la acción combinada de múltiples elementos reguladores independientes, cada uno activa la expresión del gen en distintas regiones del embrión. Hemos buscado, en el área afectada, regiones del genoma conservadas entre especies de vertebrados, pues sabemos que dichas regiones suelen contener secuencias reguladoras". Estos investigadores han concluido que en la región del genoma "que falta en los individuos sordos, existen varias regiones reguladoras responsables de activar el gen en el oído. Así, en estos individuos, este gen tendría los niveles de expresión mucho más bajos de lo que debiera en ese tejido durante su desarrollo para su correcto funcionamiento y el resultado sería, por tanto, la sordera".

En diabetes o cáncer, en cambio, estos expertos trabajan con regiones del genoma que presentan mutaciones comunes entre la población, lo que incrementa el riesgo de padecer estas enfermedades. "Buscamos elementos reguladores que pudiesen estar funcionando a bajo rendimiento por causa de dichas mutaciones", expone. Una vez identificados estos elementos reguladores, habrá que buscar el conjunto de mutaciones presentes en esta región en la población y será necesario determinar cuál de ellas es la verdadera causa de un funcionamiento deficiente del elemento regulador y, por tanto, la que provoca un incremento de riesgo de padecer diabetes o cáncer. La detección de estas mutaciones causales se podría utilizar para diagnosticar el riesgo de padecer dichas enfermedades.

Asimismo, "podríamos generar un pez cebra transgénico con el elemento regulador de humanos que contenga la mutación causal". En este pez, la región reguladora no sería óptima y los niveles de expresión deberían ser más bajos que en un pez con la misma región sin mutar. El pez con la región mutante podría ser usado como modelo de la enfermedad para hacer una búsqueda a gran escala de drogas que pudiesen recuperar la actividad del elemento regulador. "De este modo sabremos qué tratamiento compensa este defecto y reduce el riesgo", concluye.

Más información: José Luis Gómez Skarmeta, Centro Andaluz de Biología del Desarrollo, Universidad Pablo de Olavide, Tel.: 954 34 89 48.

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