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En Cierta Ciencia, de la mano de la genetista Josefina Cano nos acercamos, cada quince días, al trabajo de muchos investigadores que están poniendo todo su empeño en desenredar la madeja de esa complejidad que nos ha convertido en los únicos animales que pueden y deben manejar a la naturaleza para beneficio mutuo. Hablamos de historias de la biología.

La naturaleza, el mejor ingeniero de los genes.

La Naturaleza, ingeniero de genes - Cierta Ciencia podcast - CienciaEs.com
En los organismos pluricelulares, el intercambio de información genética ocurre mediante la reproducción sexual, básicamente entre individuos que pertenecen a la misma especie. La transferencia genética lateral (TGL) entre individuos que no pertenecen a la misma especie se ha demostrado en algunos casos, pero su frecuencia, no es aún muy clara, aunque bien visto es un ejemplo de que la naturaleza está haciendo el papel de acelerar la evolución lo que resulta en características con un valor adaptativo más alto.

En un ejemplo muy peculiar, algunas gramíneas, han venido realizando su propia modificación genética (MG), esto es, sin intervención alguna del hombre y menos del uso de las herramientas de la ingeniería contemporánea en los laboratorios.

Investigadores del Departamento de Ciencias de Animales y Plantas de la Universidad de Sheffield han encontrado que las gramíneas, brincándose el principio darwiniano de la transmisión de los caracteres en sentido vertical, de padres a hijos, lo hacen de forma horizontal. Este mecanismo les permite a los organismos que lo implementan saltarse el proceso largo de la evolución y ponerse al frente de la fila, tomando genes que adquieren de especies distantes y sin relación con ellos, la ya mencionada TGL.

“Las gramíneas sencillamente están robando genes y tomando un atajo evolutivo. Se comportan como unas esponjas, absorbiendo información genética útil de sus vecinas para competir mejor con sus relativas y sobrevivir en hábitats hostiles sin tener que invertir en ello los millones de años que de otra manera se necesitarían para desarrollar esas adaptaciones”, dice Luke Dunning, investigador en Sheffield.

Los científicos estudiaron a las gramíneas, casi todas ellas plantas con una enorme importancia en la ecología y la economía del planeta. El trigo, el maíz, el centeno, la cebada, el sorgo y la caña de azúcar, se han cultivado desde los albores de la humanidad y han alimentado a la población del mundo entero.
Un artículo publicado en la revista PNAS explica cómo los científicos secuenciaron y ensamblaron el genoma de la gramínea Alloteropsis semialata.

El estudio de la A. semialata, que se encuentra por toda el África, Asia y Australia, les permitió a los investigadores compararla con unas 150 gramíneas, arroz, maíz, millo (mijo), cebada, bambú, entre otras. Identificaron que en A. semialata había ocurrido de manera horizontal la toma de genes de otras gramíneas. Secuenciaron y analizaron el ADN extranjero.

“También recogimos muestras de A. semialata de lugares con climas tropicales o subtropicales en Asia, África y Australia, así podíamos trazar y saber de dónde y cuándo había ocurrido la transferencia”, dice Dunning.

Realizando un análisis filogenético exhaustivo, los investigadores encontraron en el genoma nuclear de A. semialata 57 genes que venían de al menos nueve especies donadoras diferentes. Los estudios de la actividad de los genes mostraron que ellos le conferían a A. semialata nuevas funciones.

“Los genes prestados les dan a las gramíneas grandes ventajas que las ayudan a adaptarse a las condiciones ambientales que las rodean y a sobrevivir, algo que encontramos en un rango amplio de esas plantas. El siguiente paso será entender el mecanismo biológico por detrás de este proceso, y ya estamos en ello”.

La TGL se demostró en otras cinco especies de gramíneas indicando que este es un proceso bien extendido en un grupo de plantas con una enorme valía a nivel mundial. La demostración de que el material genético puede transferirse entre algunas plantas le añade muchísimo más peso a la creciente evidencia de que la modificación genética no es algo extraño a la propia naturaleza.
La naturaleza ya lo había hecho durante millones de años, a ciegas, por ensayo y error. En los inicios de la agricultura el hombre empezó a hacerlo de una forma más dirigida, aunque no fue sino hasta que el conocimiento de la estructura del material genético en la forma de ADN, lo hizo posible, usando las modernas técnicas de la ingeniería genética: introducir los genes que le conferirán al individuo manipulado, muchas características que lo volverán resistente a las sequías, a las plagas, por citar algunos ejemplos. Lo que se hizo en millones de años se puede hacer en dos, gracias al conocimiento de la ciencia.

Uno de los descubrimientos clave de la revolución genómica es el que, mediante la transferencia genética lateral, los genes, de forma natural cruzan la barrera de las especies. Los virus y las bacterias son los principales agentes de la TGL, tanto en el laboratorio como en la naturaleza. El ejemplo más emblemático es el de una bacteria del suelo que infecta las raíces de un amplio número de plantas y les pasa su ADN, mecanismo que impulsó los primeros experimentos para replicarlo en el laboratorio.

Con el ejemplo reciente de la TGL en la A. Semialata se amplía la evidencia de que la Modificación Genética (MG) es un asunto evolutivo, pues la selección natural ya ha probado muchas de esas tecnologías; el usarlas lo único que quiere decir es que se está trabajando con la naturaleza, no en su contra.

La última tecnología de MG, adquirida de la naturaleza y con certeza la más revolucionaria hasta hoy es el sistema conocido como CRISPR. Este es un sistema encontrado en las bacterias y que las equipa para desarrollar una inmunidad adaptativa a los ataques de virus. Le permite a la bacteria reconocer las secuencias de ADN viral que se han insertado, para luego cortarlas y sacarlas, y reparar la ruptura en su ADN. En el laboratorio cualquier secuencia corta de ADN puede editarse programando la maquinaria del CRISPR, al igual que en el computador se utiliza cuando se edita un texto: localizar lo deseado, cambiarlo, eliminarlo, juntar las partes y dejar el texto como se quiere.

Ninguna técnica de MG, al igual que ocurre con todas las innovaciones viene libre de riesgos y posibles abusos. Pero precisamente por eso, si existe una técnica de modificación genética que haya sido sometida a mayor escrutinio, esa es la de su utilización en la mejora de los cultivos para la alimentación del hombre. Cientos, miles de estudios han demorado su seguridad. Si a esto le añadimos que es la propia naturaleza la que provee las herramientas, quienes se oponen de manera irracional a su implementación, pecan doble: por desconocimiento y por obcecación.

Si el rechazo a los modificados no tuviera consecuencias para quienes más lo necesitan, los pobres del mundo, vaya y venga, pues no se usan. Pero cuando miles de niños se quedan ciegos, mueren, por carencia de una vitamina que se la suministra el arroz modificado, habrá que plantearse si se está en lo correcto

Referencias:

https://ciertaciencia.blogspot.com/2016/07/grenpeace-el-arroz-dorado-y-las.html
Lateral transfers of large DNA fragments spread functional genes among grasses
Luke T. Dunning L T., et al. PNAS, 2019

JOSEFINA CANO
PhD Genética Molecular

Más información en el Blog Cierta Ciencia

Obras de Josefina Cano:

Viaje al centro del cerebro. Historias para jóvenes de todas las edades (Amazon)

En Colombia en la Librería Panamericana y en Bogotá en la Librería Nacional

Viaje al centro del cerebro. Historias para jóvenes de todas las edades. (Planeta)


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