Virus saltarines entre tus genes

Post escrito por Andrea Martín, alumna del máster de Biotecnología Molecular y Celular de Plantas que organiza el IBMCP.

Los seres vivos hemos sufrido (o disfrutado) de 3.500.000.000 años de evolución, y como se suele decir, la vida da muchas vueltas, y si es a nivel genético aún más.

Durante tooooooooodo ese tiempo, desde las primeras protocélulas hasta nosotros, los seres vivos hemos ido ganando funciones. Piensa en la cantidad de cosas que nos separa de, no sé, algo como una ameba o una bacteria. Todos esos rasgos, caracteres, órganos… cosas que en definitiva tú tienes y una bacteria no (y viceversa ¡ojo!, que las bacterias también hacen muchas cosas), se deben a que durante nuestro camino evolutivo cada uno fue adquiriendo y seleccionando, eligiendo, diferentes fragmentos de ADN según las ventajas que estos dieran. Es decir, con el tiempo, cada uno fue ganando y perdiendo genes, adaptándose así a su entorno, las bacterias a sobrevivir hasta en Chernobyl y tú a correr delante de los leones, pura presión de selección.

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Nosotros frente a una ameba, las diferencias son evidentes… ¿no?

O sea, ¿que los genes son lo que diferencia a unos seres vivos de otros?, pues, en principio, sí.

La idea es que en cada célula de tu organismo existe cierta cantidad de ADN que sería como el libro de instrucciones para tu célula. Este libro (ADN) está “separado” en diferentes unidades, algo así como los diferentes capítulos de un mismo libro, que dan lugar a ARNs mensajeros que serían las “copias en sucio” de los genes, y estos mensajeros a su vez dan lugar a las diferentes proteínas que son las que verdaderamente hacen las cosas que te separan de una bacteria (forman estructuras celulares, órganos, y dan lugar a las reacciones químicas de nuestro cuerpo).

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Y ya está, evolución explicada, listo, ¿Dónde está mi Nobel? ….. pues no. Ya te he dicho que 3.500 millones de años dan para hacer muuuuuuuchas cosas.

Cuando conseguimos secuenciar el ADN, (literalmente leerlo), nos dimos cuenta que la gran mayoría del ADN celular (en el caso de los humanos más del 80%) no tiene las señales necesarias para que su copia en sucio, su ARN, de lugar a alguna proteína. Y si no dan lugar a proteína no son genes, y si no son genes…… ¿QUE SON?

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Pues depende, y de uno de esos dependes va mi trabajo final de máster.

Ya he dicho que la vida da muchas vueltas, ¿creías que era una metáfora?, pues no, es literal. Muchos de estos fragmentos de ADN “basura” son los llamados transposones. Son trozos de ADN capaces de moverse entre el resto del material genético, lo que se denomina saltar.

Si nos imaginamos que el ADN es el libro de instrucciones de la célula, los transposones serían algunas páginas mal grapadas, de manera que cada vez que enviamos el libro a la imprenta (cada vez que una de tus células se divide), estas páginas aparecen en diferente posición, a veces en la portada, otras entre el índice y el primer capítulo, otras entre dos capítulos etc…. y claro, también pueden colocarse en medio de un capítulo interrumpiendo la historia, es decir, pueden situarse en medio de un gen evitando que este dé lugar a una proteína necesaria.

No todos los transposones se mueven continuamente, algunos necesitan que la célula sufra determinados procesos primero, y normalmente no ocurre nada cuando saltan (ya hemos dicho que el 80% del ADN no son genes, así que ya es mala suerte que el transposón se coloque justo en uno) pero a veces ocurre, dando lugar a enfermedades, o a efectos tan curiosos como que tú puedas comerte un melocotón de carne amarilla en vez de blanca (culpa de un transposón que se metió en medio del gen que daba lugar a las proteínas causantes del color blanco). ¿A qué mola?, pues aún tengo más.

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Esto es culpa de un transposón

Y es que algunos de estos transposones pueden dar lugar a una copia en sucio, un ARN, y este ARN puede volver a copiarse en ADN (la versión oficial) e introducirse de nuevo en otro sitio diferente haciendo copias de sí mismo, y por si te cae en el quesito verde del trivial, estos elementos se llaman retrotransposones.

Si te has leído bien el título del post estarás pensando ¿y esto que tiene que ver con los virus? Pues bueno, parece que ciertos virus durante su evolución se saltaron a la torera todo lo que te he contado y no tienen genes de ADN, sino de ARN, la copia en sucio, y eso les basta tanto para reproducirse como para darte gripe, y hay que considerar que los virus llevan en el planeta bastante, bastante más que nosotros. ¿Tienen que ver estos retrotransposones, presentes en todos los seres vivos, algo que ver con la evolución de los virus? ¿o esta entrada de material genético ocurrió antes de que los virus fueran virus? Váyase usted a saber, oiga.

Girl Shrugging and Gesturing --- Image by © Burke/Triolo Productions/Brand X/Corbis
Girl Shrugging and Gesturing — Image by © Burke/Triolo Productions/Brand X/Corbis

Pero insisto, ¡que 3.500 millones de años son muchos años! y a algunos de estos retrotransposones les ha dado tiempo a ser capaces de, estando como ARN (copia en sucio) auto cortarse, y esta nueva molécula cortada……. *redoble de tambores*…… ¡es capaz de religarse formando un circulo! y acumularse en la célula en grandes cantidades.

De momento hemos podido observar la acumulación en cítricos, fresa, eucalipto y animales cómo el coral o, ¡los mejillones!, pero aún nos quedan un montón de seres vivos por mirar.

Y ahora mismo te preguntarás ” ¡Oh! Dios mío Andrea, cuéntame más, ¿Qué función tiene en la célula la acumulación de estos círculos procedentes de un fragmento móvil del ADN que además se parece un montón a un virus? ¡Dímelo!, ¡Dímelo!”.

Pues la respuesta es……… que no tengo ni idea, pero ni yo ni nadie de la comunidad científica. Una cosa está clara, a la célula le tiene que valer para algo, al fin y al cabo, la evolución es nuestra madre, y si una madre encuentra algo inútil en tu cuarto (o en tus células), ¿Qué hace?, tirarlo sin contemplaciones.

Sin una función estos círculos hubieran desaparecido muchísimo antes de que los dinosaurios pusieran un pie en la tierra, ya que si gastas recursos en hacer circulitos inútiles no te quedarán para hacerle frente a las amenazas que puedas sufrir, con lo cual te morirás sin dejar descendencia que continúe con tus círculos inútiles y se acabó lo que se daba.

Así que en eso consiste mi trabajo final de máster, en tratar de desvelar la última (o no) vuelta de tuerca de la evolución.

Twitter: @Andrea_Margu.


17 Comentarios

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Marta Cerezo de la HeraMarta Cerezo de la Hera

Muy interesante, fácil de entender para la gente que no tenemos idea del tema y ameno. Me gusta
Me gusta mucho
Me encanta.
Gracias Andrea por compartir tus conocimientos.

MariaMaria

No sabia nada del tema y me ha parecido super interesante y muy facil de entender de la manera que esta explicado.
Gracias por la info :)

Javi Martín AlmansaJavi Martín Almansa

Me ha encantado!
No tenía ni idea la verdad. 3500 millones de años sin duda bien utilizados!
Gracias Andrea y mucha suerte con el TFM!!

AitorAitor

¡Qué bonito lo que haces.!
Con personas como tú, da gusto leer, aprender, estudiar y vivir.

Dan ganas de felicitarte y hasta de hacerte una broma con el sinónimo “zoquete”
Saludos.

PD.
Por si alguno no lo sabe, le doy una pista:
“Mila, mula, chocha, dixit.”

SatiSati

Muy chulo. Me lo guardo.
Gracias por divulgar y “suerte” en tu futuro laboral.

Miguel CasanovaMiguel Casanova

Se me ocurre una hipótesis, y es que ese tipo de comportamientos no tiene que tener una función en si misma, sino que podría ser el precio que hay que pagar a cambio de que exista otra función que sea útil de verdad. Y para tener esta segunda función, pues haya que asumir que a veces algo no va bien y gasta recursos o pasan cosas que no deben. Un ejemplo similar podrían ser los priones respecto a las proteínas.

Saludos

Andrea M.Andrea M.

Hola Miguel.
No entiendo bien a que te refieres con “ese tipo de comportamientos”, ¿ te refieres a poseer elementos genéticos que no tengan función porque de alguna manera vienen ligados a la adquisición de otra función que sí fuera útil?, esto tiene sentido en tiempos evolutivos cortos, donde la selección aún no ha actuado eliminando elementos perjudiciales del genoma, pero no es el caso. Además, algo que no menciono en el post es existen múltiples copias de estos elementos en el genoma, en muchos casos llegan a miles de copias, y aunque como comento, la gran mayoría de saltos no producen efectos en el ser vivo, si aumentas el número de copias y el tiempo evolutivo, aumentas la probabilidad de que el retrotransposón llegue a interrumpir un gen importante ¿por qué mantener un elemento potencialmente peligroso y además permitir su expansión por el genoma? El hecho de que el retrotransposón viniera ligado a un rasgo ancestral que sí fuera útil tampoco justificaría su permanencia (la selección puede actuar en favor del otro rasgo y en contra de este, no pueden estar unidos, ten en cuenta que el retrotransposón va cambiando de posición).
En cualquier caso aún no tenemos todas las respuestas (apenas tenemos respuestas, de hecho) y en cuanto a “función” esta puede ser enormemente sutil y compleja (piensa en elementos reguladores de otros elementos reguladores que permiten la activación/silenciamiento de otros genes), pero necesaria para justificar la “colonización” de este elemento.
En cuanto a lo que comentas de los priones estos son proteínas mal plegadas que inducen a otras (que sí tienen la conformación correcta para llevar a cabo su función) a que se plieguen de manera errónea generando una patología, y aunque puede tener un origen genético, este origen es un fallo en la secuencia que da lugar a esa proteína concreta, es un error, y algo contra lo que la selección actúa (hasta donde yo se sin tratamiento todas las enfermedades priónicas son mortales) es simplemente una enfermedad, no un elemento estable evolutivamente y presente en el genoma de toda la población, como sí es en el caso de los retrotransposones que estudiamos.
Espero haberte sido útil!. Un saludo.

Miguel CasanovaMiguel Casanova

Con “este comportamiento” me refería a la creación y acumulación de los anillos de ARN , y que este comportamiento sea un comportamiento defectuoso del de los retrotransposón, que como bien apuntas alguna función debería tener. Me refería a que esa acumulación de anillos sea un precio a pagar, cuando se producen errores, por utilizar retrotransposones. Es decir que tal vez no haya que entender esta acumulación de anillos para entender la función real.

El ejemplo del prión lo daba justamente ya que es una degeneración de una proteína que pliega a otras proteínas causando que dejen de ser útiles o haciendo que se acumulen. Las proteínas necesariamente tienen que ser capaces de modificar a otras entre sus múltiples funciones y los priones son el precio a pagar cuando una de estas funciona incorrectamente. Son muy improbables, ya que tiene que existir esa forma alternativa de la proteína donde es capaz de plegar a una proteína de su mismo tipo a esa misma forma errónea, pero existen.

Saludos y sigue así!

Andrea M.Andrea M.

En ese caso efectivamente puedes tener razón, y que la acumulación sea producto de un fallo, pero tenemos que entender que falla.
Gracias por tener tanto interés! Un saludo.

PabloPablo

Hola, Andrea!

Antes de nada, felicitarte por el post. Soy un completo inculto en la materia, pero creo haber entendido el meollo del asunto con tu explicación, ¡y encima me lo he pasado bien leyéndolo!

Me surge una duda como lector curioso, y no sé si tiene algo que ver con lo que planteaba Miguel Casanova (al no tener conocimiento sobre el tema, me cuesta relacionar conceptos). Pero allá va mi pregunta, que por un lado es general, si se piensa en la evolución, y por otro es particular, si se piensa en retrotransposones-auto-cortados-y-luego-religados-en-un-círculo (los llamaré “retrotransposones” a partir de ahora para hacerme entender, aunque probablemente sea un error terminológico).

Tengo entendido que, si bien a través de la evolución se tiende a ir eliminando aquellos caracteres que no suponen una ventaja evolutiva (o que suponen incluso una desventaja), como pudiera ser el caso de los órganos vestigiales, tales como la cola (de mono) en los humanos, no todo tiene por qué suceder de esta manera. Me explico. Un profesor (soy psicólogo) nos explicó un día en clase que la evolución, más que seguir el claro sendero lineal de la automejora continua, opera más bien como si fuese poniendo “parches”. Un ejemplo sería el nervio laríngeo recurrente, que en vez de ir directamente del cerebro a la laringe, como si se tratara de una autopista, baja hasta el pecho para después volver a subir (en el caso de la jirafa, esto supone varios metros de nervio bastante poco aprovechados). Aunque no conozco la veracidad de esta fuente, en esta página se explica un poco la idea que nos transmitió el profesor en aquella clase: https://hipertextual.com/2015/12/nat...ia-perfecta

Por tanto, mi pensamiento va en la línea de que, quizás, no todo lo que acontece en un ser vivo tiene por qué tener una razón a día de hoy. En este sentido, ¿pudiera ser que los retrotransmisores tuvieran alguna utilidad en el pasado, hace millones de años, y que actualmente no realicen ninguna función específica, como si “vivieran de las rentas”? Siguiendo con esta argumentación, la evolución, más que ser la madre que tira todo lo inútil que hay por el cuarto (siguiendo con la metáfora), sería algo más pasota, y te dejaría un poco a tus anchas siempre y cuando, algo que te fue útil en el pasado, no te dé mucho la vara. No sé hasta qué punto podría ser así. Y ésta era mi duda.

Espero haberme explicado medianamente bien, al menos para que se entienda la duda que me surge.

Muchas gracias y un saludo!

Andrea M.Andrea M.

Hola Pablo, muchas gracias a ti por leerme.
Todo lo que dices es correcto, en el post he intentado adaptarme a todos los públicos, y quizá por ello he pecado de simplista.
Como bien dices la evolución no actúa en un sentido determinado, ni siquiera haciendo que sobreviva el más fuerte o el mejor adaptado como nos suelen decir. Simplemente un individuo consigue reproducirse más o menos según lo que pueda, llanamente. En gran medida el poder reproducirte (y dejar tus genes) viene dado por la propia calidad de tus genes (que no siempre), pero en la mayoría de casos de forma muy sutil, no es tanto morir o sobrevivir, ya que como dices, si algo no genera una “pérdida del potencial de reproducción” (fitness) es decir, si no hace que por llevarlo te reproduzcas menos (como el ejemplo que bien pones del nervio laríngeo) ese rasgo seguirá presente en la población, esperando a que, bien se convierta en una desventaja y poco a poco se pierda, o bien a que el ambiente cambie y se convierta en una ventaja, aumentando su presencia (llegando por ejemplo a estar presente en todos los individuos de la especie).
Podría ocurrir perfectamente que este tipo de retrotransposones con actividad enzimática fueran un elemento neutro en este momento, por lo que tendríamos que fijarnos en la función que tuvieron en un pasado, y es ahí cuando su parecido con ciertos tipos de virus y viroides se vuelve interesante.
Si que tu pregunta está relacionada con la de Miguel Casanova, y me hace ver que quizá no lo he explicado con suficiente profundidad y me he ido más por el contexto y la introducción. Yo a él le entendí que podría haber venido asociado a otra función, y creo que tu te refieres más bien a que en un pasado pudo haber tenido una función (por si mismo) y como tal he intentado justificároslo a ambos, espero que de forma satisfactoria ;).

Un saludo!

Andrea M.Andrea M.

* Su parecido con virus y viroides se hace interesante porque o bien se parecen porque el elemento genético es común (y por tanto increiblemente basal) o en algún punto del linaje evolutivo se dió la llamada transferencia horizontal de genes. Es decir, una partícula vírica infectó una célula y está, en vez de morir o acabar con el virus, se quedó con parte de su material genético, y a esta célula (o células, ya que pudo pasar en diferentes momentos) le fue muy bien, puesto que es la “madre” de gran parte del árbol de la vida actual (al poseer este elemento que ella “robo”).
Y antes de que pregunteís, sí, podría ser que se parecieran por pura casualidad, pero en biología el aspecto viene dado por la función, si se parecen es porque hacen cosas parecidas, en virus le ayudan a replicarse (ya que no tienen maquinaria celular para hacerlo) pero ¿y a la célula? (que sí tiene la maquinaria)….
Pero como ya digo aún queda mucho, MUCHO por hacer antes de acercarnos si quiera a estas preguntas.
Soy un poco pesada!
Un saludo!!

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