Un equipo de investigadores del Technion, el Instituto de Tecnología de Israel, ha comprobado que los organismos vivos disponen de múltiples vías moleculares para modificar su morfología sin que sus sistemas genéticos reguladores sufran alteraciones, según revela un estudio publicado en la revista Science Advances.
Este descubrimiento ofrece una respuesta concreta al llamado paradigma de la estabilidad en biología evolutiva. Si bien los sistemas reguladores están concebidos para ser robustos y oponerse a los cambios, la evolución encuentra caminos sutiles para modificar la forma y estructura de los seres vivos.
La investigación, encabezada por la doctora Ella Preger-Ben Noon y la doctoranda Areej Said-Ahmad, demostró que la estabilidad genética no es un obstáculo infranqueable para la evolución. Tras examinar el ADN y realizar pruebas funcionales en larvas de Drosophila sechellia, los científicos descubrieron que la desaparición de las estructuras pilosas (tricomas) se origina por alteraciones en elementos reguladores del gen shavenbaby, y no por la pérdida del gen en sí. La instrucción genética sigue presente, pero algo impide que se active.
En concreto, cuatro potenciadores de ese gen —secuencias de ADN que actúan como interruptores para encender o apagar la lectura de un gen— sufrieron inactivaciones independientes, cada una provocada por un mecanismo molecular diferente.
La Drosophila sechellia está estrechamente relacionada con la Drosophila melanogaster, la mosca de la fruta más conocida en los laboratorios. Pese a compartir la mayor parte de su información genética, sus larvas tienen apariencias diferentes: mientras D. melanogaster está cubierta de finas estructuras pilosas, las larvas de D. sechellia presentan una cutícula completamente lisa. Esta diferencia visible fue el punto de partida del equipo para investigar cómo pequeñas variaciones en la regulación genética pueden generar transformaciones físicas notables entre especies emparentadas.
Los científicos del Technion indican que la pérdida de rasgos morfológicos —como las patas en las serpientes o los ojos en los peces que habitan cavernas— suele deberse a cambios en la regulación de genes durante el desarrollo, y no a la eliminación de los genes en sí.
Mecanismos moleculares de evolución
El equipo verificó que los potenciadores experimentaron mutaciones como la eliminación de secuencias esenciales, la pérdida de los puntos de anclaje donde se fijan las proteínas que activan el gen, la aparición de nuevos puntos de fijación para proteínas que lo desactivan, y la incorporación de elementos silenciadores —secuencias de ADN que bloquean la activación de un gen— que antes no existían en esa región.
El resultado final —la pérdida de expresión del gen shavenbaby y de los tricomas— se logró mediante rutas diferentes dentro de una misma región genómica.
Uno de los hallazgos más sorprendentes es que tres de los cuatro mecanismos identificados actuaron mediante represión genética: en vez de reescribir las instrucciones del gen, los organismos simplemente dejaron de ejecutarlas empleando distintas estrategias de silenciamiento.
Según los investigadores, esto indica que la represión podría ser un mecanismo particularmente eficaz para que la evolución altere rasgos físicos en sistemas genéticos robustos, lo que plantea interrogantes sobre si este patrón se repite en otras especies y con otros genes.
La redundancia de los potenciadores, que aparentemente protege contra alteraciones, en realidad deja al descubierto múltiples puntos vulnerables a mutaciones que pueden modificar la expresión genética, demostrando que los sistemas reguladores más complejos tampoco están exentos del cambio evolutivo.
Evidencia y perspectivas de la estabilidad
El trabajo de Preger-Ben Noon y Said-Ahmad proporciona evidencia de que un mismo resultado evolutivo puede conseguirse a través de trayectorias moleculares diversas, y que la represión genética podría actuar como mecanismo preferente cuando el sistema regulador es robusto.
La investigación demostró que la complejidad del control genético, en lugar de proteger la forma de los organismos, multiplica las vías por las que la evolución puede intervenir.
Estos hallazgos fomentan nuevas investigaciones sobre la variabilidad morfológica en la naturaleza. Identificar qué estrategias de silenciamiento son más comunes en diferentes especies permitirá determinar si la represión genética es un principio general de la evolución morfológica o una característica particular de linajes como el de Drosophila.
Fuente: Infobae
