Un genoma en sí mismo es como una receta sin chef: llena de información importante, pero necesita interpretación. Por lo tanto, aunque hemos secuenciado los genomas de nuestros parientes extintos más cercanos, los neandertales y los denisovanos, quedanmuchas incógnitas sobre cómo las diferencias en nuestros genomas en realidad conducen a diferencias en los rasgos físicos.
"Cuando miramos genomas arcaicos, no tenemos todas las capas y marcas que usualmente tenemos en muestras de individuos actuales que nos ayudan a interpretar la regulación en el genoma, como el ARN o la estructura celular", dijoDavid Gokhman, becario postdoctoral en biología de la Universidad de Stanford.
"Solo tenemos la secuencia de ADN desnuda, y todo lo que realmente podemos hacer es mirarla y esperar que algún día podamos entender lo que significa", dijo.
Motivado por tales esperanzas, un equipo de investigadores de Stanford y la Universidad de California, San Francisco UCSF, han ideado un nuevo método para recolectar más información de los genomas de humanos arcaicos para revelar potencialmente las consecuencias físicas de las diferencias genómicas entrenosotros y ellos.
Su trabajo, publicado el 22 de abril en eLife , centrado en secuencias relacionadas con la expresión génica: el proceso mediante el cual los genes se activan o silencian, que determina cuándo, cómo y dónde se siguen las instrucciones del ADN. La expresión génica tiende a ser el detalle genético que determina las diferencias físicas entre grupos estrechamente relacionados.
A partir de 14.042 variantes genéticas exclusivas de los humanos modernos, los investigadores encontraron 407 que contribuyen específicamente a las diferencias en la expresión génica entre humanos modernos y arcaicos. En un análisis posterior, determinaron que las diferencias tenían más probabilidades de estar asociadas con el tracto vocal yel cerebelo, que es la parte de nuestro cerebro que recibe información sensorial y controla el movimiento voluntario, como caminar, coordinación, equilibrio y habla.
"Parece tan inverosímil que puedas hacer una llamada como, 'Creo que la laringe evolucionó', a partir de la información que tenemos", dijo Dmitri Petrov, profesor de Michelle y Kevin Douglas en la Facultad de Humanidades y Ciencias.quien es coautor principal del artículo con Gokhman y Nadav Ahituv, profesor de bioingeniería en UCSF. "Las predicciones son casi ciencia ficción. Si hace cinco años, alguien me hubiera dicho que esto sería posible, no habría puesto muchodinero en él. "
El camino hacia los humanos modernos
Con una cantidad tan grande de variantes para examinar, los investigadores se basaron en una técnica llamada "ensayo informador masivamente paralelo" para probar qué secuencias afectan realmente la regulación génica. Su versión de esta técnica, que fue desarrollada por Ahituv, implica empaquetar elVariante de la secuencia de ADN en un "gen informador" dentro de un virus. Ese virus luego se coloca en una célula. Si esa variante afecta la expresión génica, el gen informador produce una molécula con código de barras que identifica de qué secuencia de ADN proviene. El código de barras permite a los investigadorespara escanear los productos de una gran cantidad de variantes a la vez.
Básicamente, todo el proceso imita una versión abreviada de cómo se desarrollaría cada variante en una celda en la vida real e informa los resultados.
Lana Harshman, estudiante de posgrado en UCSF y coautora principal del artículo, infectó tres tipos de células con los paquetes variantes del equipo. Estas células estaban relacionadas con el cerebro, el esqueleto y el desarrollo temprano, sujetos que tienen más probabilidades derevelan diferencias evolutivas entre nosotros y nuestros antepasados más recientes. Carly Weiss, investigadora postdoctoral en el laboratorio de Petrov y coautora principal del artículo, analizó los resultados de estos experimentos.
En total, los investigadores encontraron 407 secuencias que representaban un cambio en la expresión en humanos modernos en comparación con nuestros predecesores. Entre esa lista, los genes que afectan el cerebelo y los genes que afectan la laringe, faringe, laringe y cuerdas vocales parecen estarsobrerrepresentado.
"Esto sugeriría algún tipo de evolución rápida de esos órganos o algún tipo de camino que es específico de los humanos modernos", dijo Gokhman. El siguiente paso, agregó, sería tratar de comprender más sobre estas secuencias y los rolesjugaron en la evolución de los humanos modernos.
Incluso con esas incógnitas, esta técnica en sí misma es un avance significativo para la investigación evolutiva, dijo Petrov.
"Esto va más allá de la secuenciación del ADN de los huesos de neandertal y denisovano. Esto comienza a dar significado a esas diferencias", dijo Petrov. "Es un paso conceptual importante solo de la secuencia - sin tejido, sin células -"a la información biológica y permitirá muchos estudios futuros ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Stanford . Original escrito por Taylor Kubota. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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