7. El ADN “chatarra” y el intercambio de información entre los imperios

Existen miles de genomas secuenciados en los tres imperios de la vida, a saber  Bacteria (bacterias), Eukarya (eucariotas) y Archaea (archaea), los que incluyen todos los reinos de los seres vivos conocidos, esto sin tomar en cuenta los  virus y  las organelas como mitocondrias y cloroplastos (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank/). No sería de extrañar que para finales del 2020 los números  de genomas secuenciados lleguen a ser más de 20,000. Concomitantemente con la genómica se realizan proyectos de “proteómica” (Arthur 2003) y “transcriptómica” (Scheel et al. 2003),  sistemas de análisis que procuran conocer todas las proteínas y moléculas de ARN que son sintetizados por múltiples tipos celulares bajo condiciones variables y tiempos diferentes. Además, los investigadores intentan establecer de qué modo esas moléculas interaccionan entre sí y cómo se relacionan con otros componentes de la célula. El horizonte es cada día más amplio y la ignorancia aumenta con cada dato que se obtiene. La cantidad de información que se genera a diario es abrumadora y se necesitarán mejores y más poderosos programas de análisis, así como máquinas capaces de procesar toda esa información (Stupka 2002). No faltan preguntas ni estrategias para contester muchas de las interrogantes; los límites están en los niveles de energía requeridos para abordarlas racionalmente. Como es de suponer, esos limites energéticos son cada vez  más altos y por tanto más difíciles de alcanzar.

Como resultado de la secuenciación del genoma de diferentes organismos, el panorama que ha surgido y que se ha ido consolidando durante la última década, ha revelado, que en los seres eucariotas -que incluye a los animales, plantas, hongos y protozoarios-  en el que el ADN esta contenido dentro de un núcleo, se caracterizan por poseer genomas altamente divididos, muy complejos y con una cantidad muy grande de secuencias aparentemente no codificantes (en el ser humano alcanza hasta un 97%). Debido a que se ignora la función de esas regiones no codificantes, se les ha llamado “ADN chatarra” (junk DNA) o “egoísta” (selfish DNA) (Dimitri y Junakovic 1999). El ADN chatarra es el equivalente a la materia oscura del universo (la que es más abundante que la materia visible), ya que no solo está en mayor cantidad que las regiones codificantes sino que su origen, en muchas regiones sigue siendo elusivo. Por ejemplo, en algunos animales como el ratón, se han podido eliminar regiones importantes de ADN no codificante, sin que el organismo presente alteraciones aparentes ni comportamientos anormales (Nobrega et al., 2004), lo que argumenta, que por lo menos parte del ADN de las células ecuariotas podría ser chatarra y no servir para nada. Sin embargo, en otros casos se ha comprobado que esas regiones de ADN no codificantes pueden contener secuencias funcionales o bien regiones que fueron funcionales en algún momento de la evolución de los organismos. Por ejemplo, se sabe que parte del ADN no codificante esta conformado por secuencias fósiles que han sido arrastradas durante la evolución. Alternativamente, ese ADN no codificante puede almacenar estructuras que guardan información de naturaleza diferente (por ejemplo, de regulación) a las regiones “clásicas” codificantes de proteínas o de moléculas de ARN (por ejemplo ARNt, ARNr). Algunas de esas regiones de ADN no codificante poseen secuencias reminiscentes a virus, especialmente retrovirus endógenos, que son parientes del virus del SIDA. Se ha postulado que esos virus endógenos han jugado un papel preponderante en la evolución de los animales, ya que están presentes en todos ellos y se heredan siguiendo patrones filogenéticos ancestrales. Uno de los postulados es que esos virus fósiles integrados en el genoma pudieron ser la causa de enfermedades ancestrales que ejercieron presión selectiva sobre las diferentes especies de animales, incluyendo a los humanos (Singh 2007). Recientemente, se han detectado una gran cantidad de transcriptos de ARN pequeños, muchos de ellos con funciones reguladoras pero de los que mayormente se desconoce para que sirven. Finalmente, hay algunas regiones de ADN no codificantes, altamente repetidas, como los telómeros (extremos de los cromosomas), quinetocoros (parte central de los cromosomas involucrados en la segregación) y regiones alu participan en funciones estructurales esenciales.

En contraste con los eucariotas, las bacterias poseen genomas más compactos, con gran parte de sus genes contiguos y apenas con unos pocos genes divididos. Aunque las bacterias conservan una complejidad funcional elevada (para una revisión comprensiva del se recomiendan Alberts et al 2002; Belfort et al. 1995) ellas tienen una cantidad mucho menor de secuencias no codificantes. Otro tipo de seres diferentes a las bacterias y a los eucariotas, son las archaea, las que fueron descritos en los años 70 (Woese 1979). Esos organismos unicelulares, los que también están desprovistos de núcleo, se caracterizan por poseer genomas con una condición más o menos intermedia entre las bacterias y los eucariotas; es decir, parte de su genoma es compacto con genes contiguos y parte esta dividido por intrones y poseen proporcionalmente un poco más de secuencias no codificantes que la bacterias, pero menos que los eucariotas. Además, los genomas de las archaea han revelado características particulares, especialmente con respecto a su estabilidad ante condiciones extremas de temperatura, acidez, salinidad, presión. Actualmente se sabe que dentro del grupo de las bacterias también existen organismos extremófilos con sistemas genómicos particulares (Doolitte 2000).

Pero el asunto no se detiene ahí. Existe evidencia  consolida- dada que indica que los orga- nismos eucariotas -grupo al que pertenecen los humanos- se originaron a partir de híbridos de varios tipos celulares, particu- larmente de bacterias y de archaea, y que el intercambio de información entre especies pertenecientes a los tres impe- rios, es decir entre Bacteria, Eukarya y Archeae, es un evento que ha venido sucediendo desde que se originaron las primeras células (Doolittle 2000; Brown y Doolittle 1997). Así, cuando se habla de intercambio de información, no solo se refiere al intercambio de ADN con determinadas secuencias, sino al de protoplasma, es decir de estructuras como ribosomas (organelas encargadas de fabricar las proteínas), membranas celulares y vacuolares, citoesqueleto, bombas celulares, estructuras cristalinas, enzimas, proteínas estructurales, carbohidratos, sales y metales, solo para mencionar a algunas pocas. Esta es la manera como se explica que las células de plantas evolutivamente se hayan originado de tres tipos “celulares” distintos (Doolitle 2000): una de ellas es la que dio lugar a núcleo; otras son las mitocondrias, descendientes de bacterias aerobias y que se han diferenciado durante la evolución en organelas cuya función es la respiración aerobia, es decir la utilización del oxígeno; y finalmente los cloroplastos, descendientes de bacterias fotosintéticas que son las organelas responsables de convertir la energía solar en materia celular. Incluso, existen organismos compuestos de por lo menos cinco tipos celulares diferentes (Dolan 2001). A esos tipos celulares se les llama endosimbiontes. Aun más, muchos de estos tipos de asociaciones, incluyendo el parasitismo, determinan el sexo o la capacidad reproductiva (Wernegreen 2002); en resumen, son procesos que han participado y participan en el proceso evolutivo de los seres vivos (Margulis y Schwarts 1998). Pag. previa - Siguiente pag.