Investigadores
del Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas, centro mixto
del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la
Universitat Politècnica de València, han descubierto un mecanismo que
explica el proceso por el que los genes duplicados generan nuevas
funciones en los individuos. El hallazgo, en el que se llevaba
trabajando 40 años, ha sido publicado por la revista Genome Research.
La
duplicación génica es un fenómeno que conlleva el origen de nuevo
material genético. Los genes ‘hermanos’ que resultan de la duplicación
génica pueden sobrevivir durante largos periodos evolutivos, permitiendo
que los organismos toleren mutaciones desestabilizadoras.
Los
investigadores del Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas
han podido identificar y describir un mecanismo al que han llamado
robustez mutacional, que permite incrementar la tolerancia de genes
duplicados a las mutaciones. Mediante la experimentación con levaduras,
han observado que es la robustez mutacional la que permite a las
levaduras adaptarse a nuevas condiciones de estrés, de lo que han
deducido que ese mecanismo sea posiblemente el responsable de la
persistencia de genes duplicados en los genomas.
El
investigador del CSIC, Mario A. Fares, explica que “a pesar de su
aparente redundancia, genes duplicados que emergieron hace más de 100
millones de años pueden todavía encontrarse en los genomas de organismos
actuales, como las levaduras. Para poder encontrar el mecanismo
responsable de la persistencia de genes duplicados hemos trabajado con
la levadura Saccharomyces cerevisiae bajo condiciones que
permitían la fijación de mutaciones desestabilizadoras en el genoma
reduciendo así la efectividad de la selección natural. Es como si
hubiésemos simulado en el laboratorio en un breve lapso de tiempo los
procesos que se dan a lo largo de la evolución de una especie. Mediante
la re-secuenciación de 28 genomas de levaduras ‘evolucionadas’,
encontramos que los genes duplicados son más tolerantes a mutaciones
desestabilizadoras que los genes no duplicados. Mediante este sencillo
experimento hemos revelado la persistencia de la plasticidad evolutiva
de genes que se duplicaron hace más de 100 millones de años. Y su
potencial para generar adaptaciones está todavía por explorar”.
La
duplicación génica es un fenómeno frecuente en organismos eucariotas,
que incluyen levaduras, plantas y animales. Entender como la evolución
genera nuevas funciones es difícil porque los distintos pasos evolutivos
no pueden observarse mientras ocurren puesto que acontecen durante
millones de años. “La selección natural es un proceso que mantiene cosas
esenciales en la célula y elimina genes del genoma que son redundantes.
El mecanismo capaz de resolver el conflicto funcional entre genes
hermanos y su aparente inestabilidad evolutiva había sido un misterio
durante décadas, pero ahora que hemos reproducido en el laboratorio
condiciones parecidas a las de la evolución podremos estudiar otros
mecanismos biológicos fundamentales en investigaciones futuras”, añade
Fares.
Este trabajo también ha contado con la colaboración de la Universitat de València y la Universidad de Dublín.
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| Saccharomyces cerevisiae |
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