El Jueguito de la Evolución Génica —Casey Luskin

Para ver la parte 2 (sección anterior) de esta serie sobre la evolución de los genes, escrita por Casey Luskin, haz Click Aquí

Advertencia: este artículo está escrito en una forma irónica.

El Jueguito de la Evolución Génica es un juego muy fácil de jugar. En tres ejemplos, hemos de desarrollar tres reglas que le podrán ayudar a explicar el origen de cualquier gen nuevo. ¡Sí! ¡Cualquier gen! Comencemos con un ejemplo fácil:

Regla 1: La Varita Mágica de la Duplicación Génica.

¿De dónde provienen los genes nuevos? La duplicación génica es el proceso que típicamente usamos para explicar de donde surgen los genes novedosos. Aquí se expone como trabaja la misma, en 4 pasos simples:

(1) Considere un gen que haya observado en algún organismo. Lo llamaremos Gen B.

(2) Encuentre otro gen similar al Gen B. Lo llamaremos Gen A.

(3) Afirme que, en algún momento del pasado, el Gen A se duplicó de tal manera que llegó a haber dos copias del Gen A.

(4) Luego diga que uno de los duplicados del Gen A evolucionó hasta convertirse en el Gen B.

De allí que la duplicación génica es una explicación muy poderosa, y se ve como algo parecido a  esto:

¿No es fácil acaso? ¡Solamente hemos explicado cómo evolucionó el Gen B! Así que, cuando usted encuentre dos genes con alta similitud de secuencia, lo único que va a necesitar para explicar cómo uno evolucionó de otro es la varita mágica de la duplicación génica.

El NCSE afirma: “La duplicación de genes es un evento bastante común, y es el resultado de pequeños errores en el proceso de división celular. Una vez que un gen se duplica es posible que una copia experimente mutación y se añada información sin poner en riesgo el funcionamiento del gen de pre-existente." Eso es todo lo que usted necesita saber —cuando invoca al poder de la duplicación, no necesita preocuparse acerca de si realmente existe algún camino evolutivo funcional a seguir para el gen duplicado, ya que, si o si,  adquiere alguna función nueva. En otras palabras, usted no tiene que preocuparse acerca de cómo emerge la información genética funcional nueva debido a que "la duplicación de genes" explicará todo lo que vale la pena explicar. Es fácil conseguir información genética adicional en el sentido teórico de Shannon [por información de Shannon, véase el artículo anterior], y eso es todo lo que importa.

Regla 2: No se preocupe, ¡La selección natural se encargará de todo!

Ahora bien, es obvio que el Gen B no se parece perfectamente al Gen A (de lo contrario sería Gen A). Así que ahora nos queda dar cuenta de cómo una copia del gen A adquirió su nueva función —la función B. Un principiante en este fantástico juego podría pensar que esta es la parte clave y más difícil de explicar, pues se trata de cómo surge la información genética funcional nueva. Pero lo crea o no, este realmente es el aspecto más fácil y más rápido de esta pieza de entretenimiento: solo debemos invocar al poder de la "selección natural" y ¡el problema está resuelto! Este diagrama muestra exactamente cómo lo hacemos:

Una aspecto muy importante del Jueguito de la Evolución Génica es que la selección natural puede transformar (o no transformar, dependiendo de lo usted que desea) casi cualquier cosa. Y me refiero a cualquier cosa.

No se preocupe por los detalles. Si quiere dar cuenta de las diferencias entre el Gen B y Gen A, la selección natural siempre estará la altura del desafío. No se preocupe si el Gen A’ necesita evolucionar de la función A’ hacia la B por pequeños pasos secuenciales de adaptación. No se preocupe por el orden en el que son cambiados los aminoácidos, o si se requirieron muchas mutaciones para obtener la ventaja funcional (de todos modos es muy poco probable de todo esto ocurra, así que simplemente ignórelo). No se preocupe por las restricciones o limitaciones de adaptación, selección débil, o pérdida de información debido a la deriva génica. Y, sobre todo, definitivamente no haga ningún cálculo para determinar la probabilidad de que todos los cambios hayan podido ocurrir en un período de tiempo razonable.

Sabemos que el gen tiene que haber evolucionado, y por lo tanto, ha evolucionado. De allí que, usted puede considerar a la selección natural como otra varita mágica. Podrá ser utilizada siempre que desee explicar cómo un gen se ha transformado o evolucionado para adquirir una función nueva.

Esta varita es una herramienta muy poderosa —puede explicar por qué algunas cosas se transforman, y por qué otras siguen permaneciendo igual. ¡¿No es sorprendente?! [1]

Regla 3: La Varita Mágica del Reordenamiento.

Para jugar al Jueguito de la Evolución Génica a usted todavía le resta conocer una última y no menos importante regla. En algunas ocasiones simplemente el Gen B no será similar al Gen A. Otras veces parte del Gen B lucirá similar al Gen A, mientras que otra parte será más parecida a otro gen. Denominaremos a este último como el Gen Z. No se preocupe — ¡explicar esto es pan comido! Comenzaremos invocando a la duplicación: Imagine que tanto el Gen A como el Gen Z sufren una duplicación, y luego ambas copias son repentinamente transportadas a lo largo del genoma tal que pasan a localizarse en otro cromosoma distinto al que se encontraban al comienzo. Este fenómeno se denomina “reordenamiento”. Si suena un poco complicado, elaboraremos un diagrama a fin de mostrar como sucede.

Paso 1: El Gen A y el Gen Z se encuentran cada uno en sitios diferentes, tal vez incluso en cromosomas diferentes:

Un proceso especial conocido como "reordenamiento" de repente reorganiza  y transporta tanto al Gen A como al Gen Z para que terminen por encontrarse uno al lado del otro en algún otro sitio del el genoma. El reordenamiento es una varita mágica poderosa cuya habilidad se puede invocar para explicar cómo dos tramos de ADN, que inicialmente estaban muy alejados, de repente terminan uno cerca de otro. A continuación, se podrá formar un nuevo gen funcional:

Existen toda una gama de procesos de reordenamiento que usted puede invocar  —inserciones, deleciones, inversiones, translocaciones — y puede hacerlo prácticamente en cualquier orden y en cualquier cantidad que desee, a fin de explicar cómo se obtiene cualquiera de los dos, o tres, o incluso decenas de piezas de ADN que provienen de todo el genoma para terminar uno justo al lado del otro de manera que puedan unirse, para que usted tenga su gen funcional nuevo. Simplemente mezcle y combine estos tipos de reordenamientos según le parezca necesario, para que pueda crear virtualmente cualquier secuencia de ADN que desee —el reordenamiento siempre estará a la altura del desafío.

Desde ahí, todo es cuesta abajo. La selección natural puede perfeccionar el gen reordenado para que sea funcional. No es necesario hacer demostraciones detalladas para que esto se considere realmente así.  Solo con polvorear un poco de selección natural sobre el Gen A y el Gen Z se podrá mágicamente combinar sus funciones y hacerlos evolucionar hacia el Gen B. Con esto completamos nuestra explicación de todo lo que necesitamos saber:

El uso de las tres varitas mágicas —duplicación, reordenamiento, y  selección natural— puede proporcionar una explicación exhaustiva, completa y detallada de la evolución de prácticamente cualquier gen.

¿No existe un ancestro identificable? ¡No hay problema!

En primer lugar, habrá casos en los que su gen (es decir, el Gen B) sólo tendrá un homólogo conocido, y de una especie completamente diferente. ¿Cómo es que el Gen B se transportó a otro organismo? En estos casos, simplemente invoque el poder de la transferencia horizontal de genes [2] a fin de pegar el gen correcto en tal organismo.

En segundo lugar, habrá veces en las que parte de su gen no se parecerá a ninguna secuencia que pueda hallarse en otro gen conocido. Algunas personas podrían preguntarse: "¿De dónde provino este gen?  No reniegue por ello. ¿Recuerda lo que dijimos acerca de la selección natural? Esta puede transformar lo que sea. De manera que si usted no puede encontrar ningún otro gen similar, simplemente asuma que su secuencia de ADN ha evolucionado tanto por la acción de la selección natural que simplemente no se parece a la secuencia ancestral. Pero no se preocupe, nunca, pero nunca se tratara de un caso en el que dirá que no es la secuencia ancestral. Lo que sucede es que la habilidad poderosa de la selección natural cambió tanto al gen que no podemos identificar ninguna secuencia ancestral posible. [3]

Algunos consejos sobre qué “hacer” y que “no hacer” en el Jueguito de la Evolución Génica.

Antes de ir más lejos, pongo aquí un recordatorio de algunas de las preguntas que usted NO necesita hacer:

• Teniendo en cuenta los efectos y tasas de mutaciones, ¿cuáles eran las probabilidades de que el Gen A y el Gen Z sean reordenados de repente uno al lado de otro de modo que ahora puedan funcionar juntos como un solo gen, el gen B?

• ¿El gen reordenado B, comienza siendo funcional? Si no, ¿Cómo podría rápidamente ganar función? ¿Cómo es que fue preservado y no eliminado, hasta que se hizo funcional?

• ¿Son las proteínas realmente tan maleables como se da por sentado de forma indirecta en esta historia, o será que el nuevo producto génico encontrará problemas de plegamiento u otros problemas contextuales?

• ¿Cuál fue la vía evolutiva (mutaciones) que hizo evolucionar al Gen A y al Gen Z en un nuevo gen, el Gen B?

• ¿Qué ventajas selectivas se obtuvieron en cada pequeño paso de esta vía evolutiva?

• ¿Se han requerido grandes saltos (es decir, múltiples mutaciones específicas) a fin de obtener una ventaja selectiva a lo largo del camino evolutivo? ¿Tales "grandes saltos " son probables de que ocurran?

• ¿Puede suceder todo esto en un periodo de tiempo razonable?

Usted no debe preocuparse por contestar estas preguntas. De hecho, lo crea o no, ¡ni siquiera necesita saber la función que cumple su gen para reclamar que evolucionó a partir de A y Z! Todo lo que necesitas saber es que existen los Genes A, Z  y B. Un resumen de estas 3 reglas simples del Jueguito de la Evolución Génica le ayudará a explicar cualquier cosa:

Regla 1 del Jueguito de la Evolución Génica: Cada vez que encuentre homología de secuencia entre dos genes, simplemente sugiera un evento de duplicación de algún gen ancestral hipotético; así ya puede explicar cómo dos genes diferentes llegaron a compartir similitudes.

Regla 2 del Jueguito de la Evolución Génica: Cuando tenga que explicar cómo un gen adquirió alguna nueva función, o evolucionó diferencias a partir de otro gen, simplemente invoque el poder de la varita mágica de la selección natural. No hay necesidad de demostrar que hay algún beneficio para el nuevo gen, o que existe un camino gradual a la adaptación. Ah, y recuerde, la selección natural es especialmente útil cuando parte del gen parece único y sin homólogos conocidos —ya que la selección natural puede transformar cualquier cosa, sólo concluya que la selección natural cambió su gen lo suficiente que ya no se parece a su antecesor.

Regla 3 del Jueguito de la Evolución Génica: Cuando un gen parece estar compuesto por las partes de varios genes, simplemente sugiera duplicaciones y reordenamientos de todas las secuencias de ADN que necesite, se encuentren donde se encuentren, para que puedan llegar todas juntas al lugar correcto. Si necesita borrar partes de un gen, o invertir, o desplazarlo a una nueva ubicación, solo haga distintos tipos de reordenamientos con la frecuencia y la intención que usted desee, y ¡Bingo! ¡Usted tiene su gen nuevo!

Ah, y recuerde, no haga preguntas difíciles como las que pusimos punto por punto arriba. Sólo válgase de estas tres reglas y podrá explicar prácticamente cualquier cosa. ¡No se necesita de detalles!

Para ver la parte 4 (sección siguiente) de esta serie sobre la evolución de los genes, escrita por Casey Luskin, haz Click Aquí

Autor: Casey Luskin. Es abogado, con estudios de postgrado en ciencia y leyes. Obtuvo su B.S. y M.S. en Ciencias de la Tierra de la Universidad de California en San Diego. Su Licenciatura en Derecho la obtuvo en la misma universidad. Trabaja en el Discovery Institute como Coordinador del Center for Science and Culture. Anteriormente, realizó una investigación geológica en la Scripps Institution for Oceanography (1997-2002).

Traducción: Daniel Alonso. Estudia Licenciatura Ciencias Biológicas en UNT (Universidad Nacional de Tucumán), Argentina. 

Fuente: http://www.exploreevolution.com/exploreEvolutionFurtherDebate/2010/03/response_to_the_ncses_reply_to.php

REFERENCIAS:

[1] Esta es la posición que toma Harmit S. Malik and Steven Henikoff, "Adaptive Evolution of Cid, a Centromere-Specific Histone in Drosophila," Genetics, Vol. 157:1293--1298 (March 2001)

[2] Véase por ejemplo Ulfar Bergthorsson, Keith L. Adams, Brendan Thomason, and Jeffrey D. Palmer, "Widespread horizontal transfer of mitochondrial genes in flowering plants," Nature, Vol. 424:197-201 (10 de Julio del 2003). Véase también Mark A. Ragan and Robert G. Beiko, "Lateral genetic transfer: open issues," Philosophical Transactions of the Royal Society B, Vol. 364:2241-2251 (2009)

[3] Esta posición fue tomada por Matthew E. Johnson, Luigi Viggiano, Jeffrey A. Bailey, Munah Abdul-Rauf, Graham Goodwin, Mariano Rocchi & Evan E. Eichler, "Positive selection of a gene family during the emergence of humans and African apes," Nature, Vol. 413:514-519 (October 4, 2001).