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lunes, 26 de enero de 2009

¿Humano? ¿Quién dijo humano?




El autor de la frase que da título a la entrada corresponde al cangrejo Sebastián, personaje de la película animada "La Sirenita". Pero ciertamente es una pregunta que cabe hacerse cuando uno contempla los recientes avances en genómica.

Hace unos 6 meses comentaba en el blog los esfuerzos que se están llevando a cabo por completar el Microbioma humano, el conjunto de genomas de todos los microorganismos presentes en un ser humano. Ya vimos que tenemos 10 veces más células microbianas que células propias en nuestro organismo. Pero la sorpresa no ha acabado ahí. Los microorganismos están mas íntimamente ligados a nosotros de lo que creíamos.

En el año 2003 se completó la secuenciación del primer borrador del genoma humano. Se descubrió que las 23 parejas de cromosomas tenían un tamaño de 2.860 millones de pares de bases. Para abreviar podemos decir que tenemos 2.860 Megabases (Mb), o 2,86 Gigabases (Gb). Eso quiere decir que tenemos unas 600 veces más DNA que el que contiene la bacteria Escherichia coli. Sin embargo, parece que tenemos unos 27.000 genes, unas 6 veces más que los que codifica el genoma de E. coli. Eso quería decir que o bien que por cada gen había unas 12.000 bases o lo que es lo mismo, 4.000 codones; o bien había mucho DNA que no tenía función alguna. Como nuestras proteínas, a pesar de ser bastante grandes, no tienen 4.000 aminoácidos la opción que queda es la segunda. De hecho esos 27.000 genes están codificados en unas 48 Mb, y si a eso le añadimos las secuencias reguladoras probablemente estemos hablando de unas 60 Mb de DNA con información genética exclusivamente humana. Es decir, basta tan sólo un 2% de todo nuestro genoma para hacer un ser humano completo. Entonces ¿Para qué sirve el 98% restante?





A todo ese DNA sin oficio ni beneficio conocido se le denominó inicialmente con el despectivo nombre de DNA basura (junk DNA). Pero es muy raro que nuestras células gasten un montón de energía y recursos en replicar y perpetuar tal cantidad de material inútil. Así que se empezó a mirar con algo más de detalle. Al analizarlo se ha encontrado que una gran cantidad de ese DNA son copias defectuosas de nuestros propios genes que no son expresadas. También hay una gran cantidad de secuencias repetidas que no se sabe muy bien que es lo que hacen. Y además se ha encontrado que alrededor de unas 200 Mb, un 8% del total, corresponden a secuencias provenientes de virus. Conclusión, en nuestros cromosomas portamos 4 veces más información genética vírica que información genética humana.




Lemur ratón gris (Microcebus murinus) de Madagascar. Recientemente se han encontrado secuencias parecidas a las del retrovirus HIV en su genoma



Y no sólo eso. Dichos genes virales están con en nosotros desde hace mucho tiempo. Tanto que ni siquiera éramos humanos cuando se introdujeron en nuestro DNA. Repasemos brevemente como funciona un virus. En las lecciones de Biología que dimos en la esculea nos contaban que los virus penetran en la célula y toman el control de la misma. Una vez esclavizada la célula sólo se dedica a producir nuevas copias del virus y nada más, por lo que acabamos con una célula muerta y un centenar de copias de nuevos virus. Es lo que se denomina ciclo lítico del virus (de lisis, que significa romper) y es una forma muy eficiente de reproducirse. Lo malo es que matas a la célula hospedadora en el proceso por lo que si se acaban las células ya no puedes seguir reproduciéndote.


Hay otras formas más sibilinas. Si el virus consigue insertar su genoma en el genoma de la célula hospedadora, ya no la mata, pero cada vez que se duplique dicha célula también lo hará el genoma del virus. A veces esto no le sienta nada bien a la célula y se transforma en una célula tumoral que crece sin control (algunos cánceres se originan así). La célula solo se preocupa de multiplicarse y de esta forma el virus a su vez también se multiplica. Pero si el hospedador es un ser pluricelular, y el virus lo que ha causado es un cáncer, al final el hospedador también se muere y con el desaparece el genoma del virus si no ha conseguido saltar a otro hospedador.



Imaginemos otro caso. El virus consigue integrarse en el genoma del hospedador y no le hace daño. Simplemente es como un pasajero que se aprovecha de la maquinaria de replicación del hospedador. Supongamos además que la célula afectada es una célula de la línea germinal, es decir, de las células que darán lugar a la descendencia. Eso quiere decir que el genoma de ese virus pasará de padres a hijos. Eso ha ocurrido con el genoma de algunos retrovirus y por eso reciben el nombre de retrovirus endógenos.



Bueno, pues ese 8% de DNA de origen viral está compuesto por 98.000 retrovirus endógenos y unos 150.000 fragmentos de otros virus que ya no son funcionales. Como era de esperar este proceso no ha parado. Se sigue produciendo. Hay retrovirus endógenos que sólo se dan en determinadas poblaciones, mientras que otros retrovirus endógenos están presentes en todos los seres humanos. O están presentes en todos los primates. Hace 55 millones de años los primates sufrieron una infección por parte de un retrovirus que se estableció en su genoma. Y esto ha sucedido otras veces. Comparando las secuencias de esos retrovirus endógenos podemos llegar a construir un árbol filogenético de los primates, tan válido como el que se construye atendiendo a las secuencias de las globinas.





Árbol filogenético de los primates basado en comparaciones de la secuencia del retrovirus endógeno HERV-K(HML-5). Figura tomada de Lavie et al. 2004



Resumiendo, en nuestro cuerpo hay 10 veces más de microbios que células propias, y en nuestro genoma 4 veces más DNA viral que DNA humano. ¡Y todavía nos hacemos llamar los reyes de la creación!



Auidos en "El podcast del Microbio" 1ª Parte y 2ª Parte

2 comentarios:

CdePaz dijo...

Esta interesante disquisición muy bien podría formar parte de la obra "Una breve historia de casi todo" de Bill Bryson. Como introducción al capítulo VI "El camino hacia nosotros" el autor dispuso la siguiente cita, un comentario atrobuido a la esposa del obispo de Worcester después de que le explicaran la teoría de la evolución de Darwin:
"¿Descendemos de los monos? Esperemos, querido mío, que no sea verdad pero, si lo es, recemos para que no llegue a saberlo todo el mundo".

Un saludo

Manuel Sánchez dijo...

Hola Carlos.

Muy bien traída la cita del estupendo libro de Bryson. Yo se lo recomiendo a mis alumnos porque da un buen panorama de como está el mundo de la ciencia. Lo que más me sorprende de dicho libro es que está escrito por un profano.

Saludos