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El genoma humano contiene genes donados por microbios

Un nuevo estudio demuestra la polémica “transferencia horizontal” de ADN en los animales

Un macroproyecto revela el mapa de los ‘interruptores’ del genoma

JAVIER SAMPEDRO 12 MAR 2015 - 17:05 CET

La bacteria 'bacillus cereus', una de las implicadas en la transferencia genética. / ITS

Fue el primer fiasco del genoma humano, o eso se creía. Cuando se presentó el libro de la vida a principios de siglo, uno de los datos más chocantes fue la presencia de docenas de genes bacterianos intercalados entre los propiamente humanos, pero el ardor duró bien poco, y la conclusión fue atribuida a un error. No lo era. Quince años después de aquella encendida polémica, un análisis que se beneficia de los grandes avances recientes de la genómica demuestra por encima de toda duda que nuestro ADN contiene 145 genes de origen microbiano. Y son importantes.

El trabajo de Alastair Crisp y sus colegas de la Universidad de Cambridge no se limita al ADN humano, sino que examina los genomas de otras 9 especies de primates, 12 de moscas y cuatro de gusanos, además de un análisis parcial de otros 14 vertebrados. Esta amplia perspectiva a lo largo de la evolución demuestra que ladonación de genes por otras especies (transferencia horizontal, en la jerga) es común en los animales, y que da lugar a decenas o cientos de genes de origen microbiano activos en según qué especie. Los resultados se presentan en Genome Biology.

Los genes importados de las bacterias y otros microbios cubren funciones que no parecen elegidas al azar: la gran mayoría tienen relación con el metabolismo, la cocina de la célula, o conjunto de reacciones químicas que gestionan sus flujos de energía y la regeneración de sus componentes. El corazón del metabolismo es constante –y universal en la biología—, pero la adaptación de cada especie a su entorno local requiere a menudo nuevas aptitudes metabólicas para gestionar las singularidades químicas del medio: ahí es donde los genes importados de las bacterias pueden resultar cruciales.

En nuestra especie, los investigadores han confirmado 17 genes que ya eran sospechosos de procedencia extranjera, y han identificado 128 adicionales. Uno de ellos es el gen ABO responsable del grupo sanguíneo. Los demás están en su mayor parte relacionados con el metabolismo de las grasas y los aminoácidos, la respuesta inmune, la inflamación y las actividades antioxidantes de la célula. Como se ve, buena parte de nuestra interacción con el mundo microbiano se basa en genes adquiridos de los propios microbios.

Ninguno de estos genes es una adquisición reciente: las transferencias genéticas ocurrieron antes de que evolucionara la especie humana, y muchas de ellas antes de la aparición de los primates, a lo largo de la tortuosa historia evolutiva de los vertebrados. Pero eso mismo es una indicación de su importancia, puesto que han estado funcionando durante decenas de millones de años.

La donación de genes entre especies, o transferencia horizontal, es cualquier cosa menos una sorpresa en el mundo microbiano. Las bacterias se intercambian genes con tal eficacia que, según una estimación reciente, más del 80% de los genes bacterianos han estado implicados en algún momento de la evolución en un intercambio entre especies. Este mecanismo explica, entre otras muchas cosas, la facilidad con que las bacterias adquieren resistencia a los antibióticos, y el peligro de que cepas microbianas inocuas se conviertan en virulentas de la noche al día.

Las transferencias genéticas ocurrieron antes de que evolucionara la especie humana, y muchas de ellas antes de la aparición de los primates

Es en el mundo animal donde la transferencia horizontal era hasta ahora polémica, salvo en casos muy especiales. Por ejemplo, se sabe que los gusanos nematodos han adquirido genes de bacterias y hasta de plantas, y que algunos escarabajos han importado genes bacterianos que ahora les permiten digerir las semillas de café. También hay insectos de la familia de los ápidos que han importado genes para la síntesis de los carotenoides (los colorantes del tomate y la zanahoria) que les confieren una coloración naranja útil en su entorno.

“Este es el primer estudio que muestra la amplitud con que la transferencia horizontal de genes ocurre en los animales, incluidos los humanos, dando lugar a cientos de genes foráneos activos”, explica el primer autor del trabajo, Alastair Crisp, de Cambridge. “De manera sorprendente, lejos de ser un fenómeno raro, resulta que la transferencia de genes ha contribuido a la evolución de muchos animales, quizá de todos ellos, lo que implica que tenemos que reconsiderar la forma en que pensamos sobre la evolución”.

Los donantes de genes no son solo bacterias, sino también protistas (organismos unicelulares eucariotas, es decir, hechos del mismo tipo de célula que constituye nuestro cuerpo) y virus. Estos últimos son particularmente importantes en la evolución de nuestro linaje, los primates. También hay algunos genes procedentes de hongos, que son la principal razón de la polémica original: se pensó que se había descartado su procedencia por transmisión horizontal, cuando solo se había descartado su origen bacteriano.

Estamos acostumbrados a ver a las bacterias como el enemigo a batir. Pero también son parte de nuestra lógica más profunda.