El primer estudio que comparó la acumulación de mutaciones en muchas especies animales arrojó nueva luz sobre preguntas de hace décadas sobre el papel de estos cambios genéticos en el envejecimiento y el cáncer. Investigadores del Instituto Wellcome Sanger descubrieron que a pesar de la gran variación en la esperanza de vida ytamaño, diferentes especies animales terminan su vida natural con un número similar de cambios genéticos.
El estudio, publicado hoy 13 de abril de 2022 en Naturaleza, analizó genomas de 16 especies de mamíferos, desde ratones hasta jirafas. Los autores confirmaron que cuanto más larga es la vida útil de una especie, más lenta es la velocidad a la que ocurren las mutaciones, lo que respalda la teoría de larga data de que las mutaciones somáticas juegan un papelpapel en el envejecimiento.
Los cambios genéticos, conocidos como mutaciones somáticas, ocurren en todas las células a lo largo de la vida de un organismo. Este es un proceso natural, con células que adquieren alrededor de 20 a 50 mutaciones por año en humanos. La mayoría de estas mutaciones serán inofensivas, pero algunasde ellos pueden iniciar una célula en el camino hacia el cáncer o afectar el funcionamiento normal de la célula.
Desde la década de 1950, algunos científicos han especulado que estas mutaciones pueden desempeñar un papel en el envejecimiento. Pero la dificultad de observar mutaciones somáticas ha dificultado el estudio de esta posibilidad. En los últimos años, los avances tecnológicos finalmente han permitido que se produzcan cambios genéticos.observarse en tejidos normales, lo que genera esperanzas de responder a esta pregunta1.
Otra pregunta de larga data es la paradoja de Peto. Dado que los cánceres se desarrollan a partir de células individuales, las especies con cuerpos más grandes y por lo tanto más células teóricamente deberían tener un riesgo mucho mayor de cáncer. Sin embargo, la incidencia de cáncer entre los animales es independiente del tamaño del cuerpo. AnimalSe cree que las especies con cuerpos grandes han desarrollado mecanismos superiores para prevenir el cáncer. Aún no se ha probado si uno de esos mecanismos es una reducción en la acumulación de cambios genéticos en sus tejidos.
En este estudio, los investigadores del Instituto Wellcome Sanger se propusieron probar estas teorías mediante el uso de nuevos métodos para medir la mutación somática en 16 especies de mamíferos, que cubren una amplia gama de vidas y masas corporales2. Esto incluía especies como humanos, ratones, leones, jirafas, tigres y la rata topo desnuda de larga vida y altamente resistente al cáncer, con muestras proporcionadas por varias organizaciones, incluida la Sociedad Zoológica de Londres.
Las secuencias del genoma completo se generaron a partir de 208 criptas intestinales3 tomado de 48 individuos, para medir las tasas de mutación en células madre intestinales individuales.
El análisis de los patrones de mutaciones o firmas mutacionales proporcionó información sobre los procesos en funcionamiento. Los investigadores descubrieron que las mutaciones somáticas se acumulaban linealmente a lo largo del tiempo y que eran causadas por mecanismos similares en todas las especies, incluidos los humanos, a pesar de sus características muy diferentes.dietas e historias de vida.
La evidencia de un posible papel de las mutaciones somáticas en el envejecimiento fue proporcionada por el descubrimiento de los investigadores de que la tasa de mutación somática disminuyó a medida que aumentaba la vida útil de cada especie.
El Dr. Alex Cagan, primer autor del estudio del Instituto Wellcome Sanger, dijo: "Fue sorprendente encontrar un patrón similar de cambios genéticos en animales tan diferentes entre sí como un ratón y un tigre. Pero el aspecto más emocionantedel estudio tiene que ser encontrar que la esperanza de vida es inversamente proporcional a la tasa de mutación somática. Esto sugiere que las mutaciones somáticas pueden desempeñar un papel en el envejecimiento, aunque pueden ser posibles explicaciones alternativas. En los próximos años, será fascinante ampliar estasestudios de especies aún más diversas, como insectos o plantas".
Sin embargo, la búsqueda de una respuesta a la paradoja de Peto continúa. Después de tener en cuenta la vida útil, los autores no encontraron una asociación significativa entre la tasa de mutación somática y la masa corporal, lo que indica que otros factores deben estar involucrados en la capacidad de los animales más grandes para reducir su cáncer.riesgo relativo a su tamaño.
El Dr. Adrián Báez-Ortega, primer autor del estudio del Instituto Wellcome Sanger, dijo: "El hecho de que las diferencias en la tasa de mutación somática parezcan explicarse por las diferencias en la esperanza de vida, en lugar del tamaño corporal, sugiere que, aunque se ajusten lasLa tasa de mutación suena como una manera elegante de controlar la incidencia del cáncer entre especies, la evolución en realidad no ha elegido este camino. Es muy posible que cada vez que una especie evolucione a un tamaño mayor que sus antepasados, como en las jirafas, los elefantes y las ballenas.- la evolución podría encontrar una solución diferente a este problema. Tendremos que estudiar estas especies con más detalle para averiguarlo".
A pesar de las grandes diferencias en la esperanza de vida y la masa corporal entre las 16 especies estudiadas, la cantidad de mutaciones somáticas adquiridas durante la vida de cada animal fue relativamente similar. En promedio, una jirafa es 40 000 veces más grande que un ratón, y un humano vive 30 veces más,pero la diferencia en el número de mutaciones somáticas por célula al final de la vida útil entre las tres especies solo varió en torno a un factor de tres.
El Dr. Simon Spiro, patólogo veterinario de vida silvestre de la ZSL Sociedad Zoológica de Londres, dijo: "Los animales a menudo viven mucho más tiempo en los zoológicos que en la naturaleza, por lo que el tiempo de nuestros veterinarios a menudo se dedica a lidiar con condiciones relacionadas con la vejez.Los cambios genéticos identificados en este estudio sugieren que las enfermedades de la vejez serán similares en una amplia gama de mamíferos, ya sea que la vejez comience a los siete meses o a los 70 años, y nos ayudarán a mantener a estos animales felices y saludables en sus últimos años".
Comprender las causas exactas del envejecimiento sigue siendo una pregunta sin resolver y un área de investigación activa. Es probable que el envejecimiento sea causado por la acumulación de múltiples tipos de daños en nuestras células y tejidos a lo largo de la vida, incluidas mutaciones somáticas, agregación de proteínas y cambios epigenéticos, entre otros. La comparación de las tasas de estos procesos entre especies con vidas muy diferentes puede arrojar luz sobre su papel en el envejecimiento.
El Dr. Íñigo Martincorena, autor principal del estudio del Instituto Wellcome Sanger, dijo: "El envejecimiento es un proceso complejo, el resultado de múltiples formas de daño molecular en nuestras células y tejidos. Se ha especulado que las mutaciones somáticas contribuyen al envejecimiento desdede la década de 1950, pero estudiarlos seguía siendo difícil. Con los avances recientes en las tecnologías de secuenciación del ADN, finalmente podemos investigar los roles que juegan las mutaciones somáticas en el envejecimiento y en múltiples enfermedades. Que esta diversa gama de mamíferos termina sus vidas con un número similar demutaciones en sus células es un descubrimiento emocionante e intrigante".
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por Instituto de Bienvenida Trust Sanger. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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