Un estudio del Technion revela que organismos pueden alterar su morfología mediante mecanismos de represión genética, sin reescribir su genoma.
Un estudio del instituto israelí de tecnología Technion demostró que existen diversas vías moleculares por las cuales los organismos pueden alterar su morfología, aunque sus sistemas genéticos reguladores se mantengan estables, informó el portal especializado en ciencia Phys.org.
Este hallazgo, publicado en la revista científica Science Advances, aporta una explicación precisa al denominado paradigma de la estabilidad en biología evolutiva: aunque los sistemas reguladores están diseñados para ser robustos y resistentes al cambio, la evolución emplea mecanismos sutiles para transformar la forma y estructura de los seres vivos.
El estudio, liderado por la doctora Ella Preger-Ben Noon y la doctoranda Areej Said-Ahmad, demostró que la estabilidad genética no constituye una barrera absoluta para la evolución. Tras analizar el ADN y realizar pruebas funcionales en larvas de Drosophila sechellia, identificaron que la pérdida de estructuras pilosas (tricomas) se debe a modificaciones en elementos reguladores del gen shavenbaby, no a la desaparición del gen mismo: la instrucción sigue presente en el ADN, pero algo impide que se ejecute.
Cuatro potenciadores de ese gen —secuencias de ADN que funcionan como interruptores capaces de activar o desactivar la lectura de un gen— experimentaron inactivaciones independientes, cada una por un mecanismo molecular distinto.
Drosophila sechellia es una especie estrechamente emparentada con Drosophila melanogaster, la mosca de la fruta más estudiada en laboratorio. Aunque ambas comparten la mayor parte de su información genética, sus larvas lucen distintas: mientras D. melanogaster presenta una cubierta de finas estructuras pilosas, las larvas de D. sechellia tienen la cutícula completamente lisa. Esta diferencia visible fue el punto de partida del equipo para entender cómo pequeños cambios en la regulación genética pueden producir transformaciones físicas perceptibles entre especies cercanas.
Los investigadores del Technion han señalado que la pérdida de características morfológicas —como las patas en serpientes o los ojos en peces cavernícolas— ocurre generalmente por cambios en la regulación de genes durante el desarrollo, más que por la eliminación de los genes mismos.
Mecanismos moleculares de evolución
El equipo comprobó que los potenciadores sufrieron mutaciones como la eliminación de secuencias esenciales, la pérdida de los puntos de anclaje donde se fijan las proteínas que encienden el gen y la aparición de nuevos puntos donde se fijan aquellas que lo apagan, además de la incorporación de elementos silenciadores —secuencias de ADN que bloquean activamente la activación de un gen— inéditos en esa región.
El resultado —la pérdida de expresión del gen shavenbaby y de los tricomas— se alcanzó por rutas distintas dentro de una misma región genómica.
Uno de los hallazgos más llamativos es que tres de los cuatro mecanismos identificados operaron a través de la represión genética: en lugar de reescribir las instrucciones del gen, los organismos simplemente dejaron de ejecutarlas mediante distintas estrategias de silenciamiento.
Según los investigadores, esto sugiere que la represión podría ser una vía especialmente eficiente para que la evolución modifique rasgos físicos en sistemas genéticos robustos, lo que abre preguntas sobre si este patrón se repite en otras especies y otros genes.
La redundancia de potenciadores, que en apariencia protege frente a alteraciones, expone en realidad varios puntos susceptibles a mutaciones capaces de transformar la expresión genética, lo que revela que los sistemas reguladores más complejos no son inmunes al cambio evolutivo.
Evidencia y perspectivas de la estabilidad
El trabajo de Preger-Ben Noon y Said-Ahmad aporta pruebas de que un mismo resultado evolutivo puede alcanzarse por trayectorias moleculares distintas y de que la represión genética podría operar como mecanismo preferente cuando el sistema regulador es robusto.
La investigación demostró que la complejidad del control génico, lejos de blindar la forma de los organismos, multiplica las rutas por las que la evolución puede actuar.
Esta evidencia impulsa nuevas investigaciones sobre la variabilidad morfológica en la naturaleza. Comprender qué estrategias de silenciamiento predominan en distintas especies permitirá determinar si la represión genética es un principio general de la evolución morfológica o un rasgo particular de linajes como el de Drosophila.