La variación en el material hereditario, el DNA, es responsable de la biodiversidad que nos rodea así como de nuestra propia naturaleza humana. Tal y como hemos comentado previamente, estos cambios posibilitan (por ejemplo) que las bacterias adquieran resistencia a antibióticos (mutaciones ventajosas), aunque también estas mutaciones pueden provocar enfermedades genéticas (mutaciones deletéreos). Sin embargo, la principal característica que define a nuestro material hereditario (junto a su capacidad de codificar el mensaje genético) es su estabilidad. Aunque dicha estabilidad ha constituido la piedra angular de la evolución de la vida tal y como la conocemos hoy en día, la información genética no siempre estuvo contenida en el DNA, ya que es probable que en su origen el material genético estuviese contenido en otro tipo de ácido nucleico conocido como RNA. Nosotros (y el resto de seres vivos) poseemos RNA en nuestras células, aunque no como "recipiente" de la información genética sino como "mensajero" de la misma. La estrategia de almacenar datos en el RNA no es eficiente por una sencilla razón, el RNA no es estable. Por esta razón, el DNA reemplazó al RNA como portador de la información hereditaria de forma muy temprana en la evolución, si bien el RNA aún permanece como portador de la información genética en algunos virus como los de la gripe, hepatitis C o SIDA. La estabilidad del DNA es incluso patente en el laboratorio, donde es relativamente fácil que las muestras se contaminen con DNA exógeno, es decir, DNA del propio científico que realiza los experimentos o DNA de bacterias que están en el suelo, por ejemplo. Sin embargo, la contaminación por RNA es prácticamente inexistente debido a que esta molécula no es estable, degradándose rápidamente en el exterior celular.

Para intentar visualizar la gran estabilidad del DNA y su relevancia para nuestra evolución, pensemos primero en su estructura. Como todos sabemos, el DNA es una molécula a modo de doble hélice extremadamente simple en sus componentes, lo cuál nos podría llevar a pensar que también es muy frágil. Sin embargo, también somos conscientes de que hoy en día, gracias al análisis del DNA, es posible identificar restos de humanos, de animales, plantas o bacterias en descomposición desde hace semanas o meses. Si bien el DNA se degrada paulatinamente con el resto de la materia orgánica, su resistencia es mayor y dado que hay diferentes copias de la molécula de DNA (una por cada célula del organismo), es incluso posible combinarlas para obtener una molécula completa. Esta tecnología es muy útil en genética forense, en la que su aplicación es decisiva en la identificación de sospechosos de crímenes. Prestemos ahora atención a una ventana de tiempo mayor, cambiemos la escala de meses a años. En octubre del pasado año 2011 un grupo de investigadores fue capaz de reconstruir un borrador del genoma de una bacteria muy especial (Nature, Octubre 2011, 478:506). Es una bacteria conocida como Yersinia pestis, responsable entre otras afecciones de la enfermedad conocida como peste bubónica. La singularidad de dicho estudio radica en que el DNA estudiado no pertenece a una bacteria recolectada en la actualidad, sino que es el DNA presente en los restos mortales de individuos fallecidos a causa de la peste negra entre los años 1347 y 1351 (extraído principalmente a partir de dientes). En otras palabras, el DNA estudiado tiene más de 600 años a lo largo de los cuáles ha permanecido intacto, al menos en segmentos de tamaños significativamente grandes. Dichos estudios permitieron clarificar cómo esta bacteria llegó a Europa desde Asia y su papel decisivo en las plagas que diezmaron la población del viejo continente durante aquellos años.


Restos óseos de víctimas de peste bubónica (1720-1721) en una fosa común hallada en Martigues, Francia.

Intentemos ahora mirar incluso más hacia atrás en el tiempo, tan atrás como antes del propio origen del ser humano moderno. En el año 2010, otro equipo de investigadores fue capaz de reconstruir el genoma no de una bacteria, sino de un homínido neandertal (Science, Mayo 2010, 328:710) a partir de restos de DNA presentes en huesos con más de 30,000 años de antigüedad. Estos estudios no sólo permitieron satisfacer nuestra curiosa mirada al pasado, sino que además nos informaron acerca de las relaciones evolutivas que nos unen a estos homínidos. El DNA analizado permaneció pues en un estado lo suficientemente íntegro como para ser analizado y descifrado más de 30 milenios después.


Extracción de DNA fósil a partir de huesos de neandertal.

Sin embargo el último ejemplo de la estabilidad del DNA es si cabe más espectacular que los anteriores. La especie Silene stenophylla es una hierba típica de climas extremadamente fríos conocidos como tundra, la cuál se distribuye desde el este de Siberia hasta las regiones montañosas de Japón. Un grupo de investigadores rusos hallaron semillas de esta planta ocultas en una madriguera congelada en el suelo siberiano (llamado permafrost). Los estudios de la antigüedad de estas semillas revelaron que habían sido recogidas y almacenadas por una ardilla hace más de 30,000 años. En este caso, más allá de la propia integridad estructural del DNA de esta planta, estos investigadores fueron capaces de evidenciar su funcionalidad, ya que consiguieron que estas semillas germinasen produciendo nuevas plantas fértiles (Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, Febrero 2012, 109:4008). Estos ejemplares han sido transportados en un viaje de miles de años en el tiempo, desde su hábitat original en la estepa de los mamuts en la edad de hielo hasta nuestros días, abriendo un excitante campo de estudio en el que podría ser posible resucitar plantas de con cientos de miles de años de antigüedad. No cabe duda que la capacidad de regenerar una planta de 30,000 años de antigüedad inevitablemente nos lleva a pensar en la "resurrección" de otro tipo de organismos más complejos como animales o incluso humanos, con implicaciones éticas decisivamente controvertidas. Aunque es probable que esto sea una posibilidad viable en el futuro, nuestra sociedad no está todavía a la altura científica y tecnológica necesaria para llevar a cabo dicho objetivo, ya que no olvidemos que a diferencia de las plantas, los animales necesitan un proceso de gestación embrionaria mucho más complejo. Sin embargo, en la actualidad existen ya bancos de DNA encargados de conservar el material hereditario de especies en peligro de extinción o extintas recientemente. Al disponer de su información genética, quizá las generaciones futuras tengan una capacidad tecnológica lo suficientemente avanzada como para poder resucitarlas.


Ejemplar de Silene stenophylla resucitado a partir de semillas conservadas desde la edad de hielo, hace más de 30,000 años. Cortesía de David Gilichinsky, PNAS.

Sin duda, la estabilidad de la molécula portadora de nuestro material hereditario es extraordinaria. Dicha estabilidad, en combinación con su capacidad para portar el mensaje genético, permitió el nacimiento de la vida en la tierra. Sin embargo, de forma si cabe más importante, la flexibilidad para acumular cambios (mutaciones) de forma esporádica propició la aparición de la diversidad genética en las poblaciones, o dicho de otra manera, la fuente de variación sobre la cuál opera la selección natural, resultando en la evolución de las especies.

 

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José María Eirín-López
José María Eirín-López

Investigador y profesor en la Florida International University (Miami, Estados Unidos) y en la Universidad de La Coruña, director del grupo de investigación CHROMEVOL, centrado en el estudio de la estructura, función y evolución de la cromatina.

Sobre este blog

Las alteraciones en el material hereditario son, en última instancia, responsables de la abrumadora diversidad natural que nos rodea.

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