La levadura de panadero común Saccharomyces cerevisiae se utiliza para hacer pan, vino y cerveza, y es el caballo de batalla de laboratorio para una proporción sustancial de la investigación en biología molecular y celular.También fue el primer ser vivo no bacteriano en secuenciar su genoma, en 1996. Sin embargo, cuando surgió la secuencia de ese genoma, parecía que los científicos estaban viendo el doble: el organismo parecía tener dos versiones muy diferentes de muchasde sus genes.¿Cómo pudo pasar esto?
Investigadores del Centro de Regulación Genómica CRG Barcelona, España, escribiendo en la revista Open Access PLOS Biología en un artículo publicado el 7 de agosto, ahora he propuesto una nueva teoría para explicar este fenómeno; la respuesta implica un antiguo evento de apareamiento entre dos especies distintas, y puede tener implicaciones para nuestros propios genomas.
Desde la observación inicial, los científicos habían asumido que hace unos 100 millones de años todo el genoma se había duplicado de alguna manera, y que posteriormente y aunque se perdieron algunos genes, la levadura mantuvo dos copias de muchos genes y los utilizó para adquirir nuevas funcioneseso lo ayudó a sobrevivir.
Ahora se sabe que tales "duplicaciones de genoma completo" están sorprendentemente extendidas; por ejemplo, sabemos que las duplicaciones de genoma completo fueron importantes en la evolución temprana de los vertebrados nuestros propios genomas tienen el sello distintivo de dos eventos de duplicación de genoma completo antiguos y separados yque es un fenómeno muy común en las plantas, especialmente las cultivadas como el trigo.
Los científicos de CRG Marina Marcet-Houben y Toni Gabaldón utilizaron métodos computacionales avanzados para estudiar los orígenes de la duplicación completa del genoma en la levadura para obtener una comprensión más completa de este fenómeno, que se cree que jugó un papel clave en la evolución y la adaptaciónde la especie. Inesperadamente, muestran que la aparición de genes duplicados no fue causada por una simple duplicación de todo el genoma sino por un evento de apareamiento "hibridación" entre dos especies diferentes. Su propuesta, que está en desacuerdo con elLa teoría actualmente más ampliamente aceptada en la comunidad científica, proporciona una nueva visión de este proceso clave durante la evolución del genoma y los orígenes de las especies.
"Cuando vimos por primera vez los resultados de nuestro estudio, pensamos que había habido algún tipo de error", explicó Toni Gabaldón, el investigador principal del estudio, jefe del Grupo de Genómica Comparativa CRG y Profesor de Investigación ICREA. "Honestamente,cuando los resultados no son lo que espera y contradicen lo establecido, lo primero que debe hacer es pensar que se vieron afectados por algún tipo de problema. Pero una vez que se han descartado todos los problemas potenciales, comienza a interpretar los datos objetivamente, sinideas preconcebidas y hacer ciencia real. Fue entonces cuando comenzamos a considerar las diferentes explicaciones posibles y a trabajar en una nueva idea "
El trabajo de Marcet-Houben y Gabaldón reveló que, para la levadura, la hibridación estaba realmente detrás de la duplicación de algunos genes. Los investigadores analizaron los datos genómicos con una herramienta computacional, basada en métodos computacionales de vanguardia y diseñados por el grupo Gabaldón,para estudiar el árbol genealógico de la levadura. Esta herramienta permitió a los investigadores reconstruir las duplicaciones de genes y determinar qué sucedió en el tiempo evolutivo, convirtiéndolo en un equivalente computacional de la datación por carbono-14 para fósiles. Para su sorpresa, encontraron que la edad de algunos duplicadosLos genes parecían ser mucho mayores que los predichos por la teoría para todo el evento de duplicación del genoma. En lugar de apoyar un evento de duplicación del genoma en el momento en que la levadura evolucionó para tener el doble de cromosomas, sus datos indicaron que los genes duplicados habían comenzado adivergen mucho antes. Este resultado sugiere la posibilidad de hibridación entre especies. En este caso, los genes que se han duplicado todavía difierenr uno del otro, de modo que su divergencia precedió a la duplicación del cromosoma.
Gabaldón agregó: "Es uno de esos momentos mágicos de investigación cuando, una vez que abres la mente lo suficiente, puedes rendirte a la evidencia en los datos y descartar lo que has considerado como un hecho comprobado para adoptar un paradigma completamente nuevo, noimporta lo inverosímil que parezca al principio. Después, se tambalea en su nuevo paradigma y ve que también explica otras observaciones independientes. Científicamente ha sido una experiencia desafiante y gratificante ".
La hipótesis de hibridación tiene fuertes implicaciones sobre cómo interpretamos el origen y la evolución de los genomas duplicados. Por ejemplo, ya no necesitamos imaginar que se necesitan cambios masivos y rápidos para generar nuevas funciones a partir de regiones del genoma duplicadas, ya que la hibridación combina las propiedadesde las dos líneas parentales desde el primer día y abre la puerta a nuevas oportunidades ecológicas y evolutivas.
Ser capaz de "mirar" los genomas de hace 100 millones de años ahora nos permitirá profundizar nuestro conocimiento sobre los genomas, así como sobre los mecanismos evolutivos que conducen a la diversificación y la adquisición de nuevas funciones. Este trabajo desafiante e innovador tendrá una gran importanciaimplicaciones sobre cómo interpretamos las consecuencias funcionales y evolutivas de la duplicación del genoma. También destaca la importancia de la investigación básica para comprender los genomas, la evolución y la diversidad.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por PLOS . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :