Células híbridas humano-planta revelan la verdad sobre el ADN oscuro en nuestro genoma (El retorno del ADN Basura)
- Alice Meraviglia
- Jan 7
- 5 min read
Por Michael Le Page Se ha afirmado que debido a que la mayor parte de nuestro ADN está activo, debe ser importante, pero ahora se han utilizado células híbridas humano-planta para demostrar que esta actividad es principalmente ruido aleatorio.
¿Cuánto de nuestro genoma realmente importa? Algunos argumentan que debido a que la mayor parte de nuestro ADN está activo, debe estar haciendo algo importante. Otros dicen que incluso el ADN aleatorio sería muy activo.
Esto ahora se ha puesto a prueba mediante el estudio de células humanas que contienen fragmentos masivos de ADN vegetal, puede revelar New Scientist en exclusiva, y el ADN vegetal efectivamente aleatorio era de hecho casi tan activo como el ADN humano.
El hallazgo muestra que una alta proporción de la actividad genómica es solo ruido, en lugar de tener algún propósito, y por lo tanto se suma a la evidencia de que la mayor parte del genoma humano es basura.
"Una gran cantidad puede explicarse simplemente por ruido de fondo", dice Brett Adey de la Universidad de Auckland en Nueva Zelanda. "Esto parece ser ampliamente consistente con la idea del ADN basura".
La función principal del ADN es almacenar las recetas para producir proteínas, las máquinas moleculares que hacen casi todo el trabajo en las células. Las recetas de ADN se copian para producir ARN mensajeros que llevan las recetas a los ribosomas, las fábricas de producción de proteínas de la célula.
Inicialmente se asumió que casi todo el ADN consiste en recetas para producir proteínas, pero ahora sabemos que solo el 1.2 por ciento del genoma humano codifica proteínas. Entonces, ¿qué hace el resto?
Desde la década de 1960, muchos biólogos han argumentado que es principalmente basura. Sí, un pequeño porcentaje del ADN no codificante de proteínas es realmente importante y es probable que sigamos descubriendo fragmentos que hacen cosas útiles durante décadas, pero tales descubrimientos, dicen, no cambiarán el panorama general de que la gran mayoría del ADN no codificante es basura.
Por ejemplo, un estudio de 2011 encontró que solo alrededor del 5 por ciento del genoma se conserva a través del tiempo profundo: la evolución no parece preocuparse por el resto. Los biólogos del campo de la mayoría-basura también señalan que el tamaño de los genomas varía enormemente entre especies. ¿Por qué una cebolla necesita cinco veces más ADN que un humano, por ejemplo? ¿Por qué el pez pulmonado tiene 30 veces más?
Pero otros biólogos se han centrado en si el ADN humano hace algo, por ejemplo, si se convierte en ARN, incluso si ese ARN no tiene un propósito conocido. En 2012, un gran proyecto llamado ENCODE concluyó que más del 80 por ciento del genoma humano estaba activo en este sentido, y afirmó que esto demostraba que no es basura después de todo. Algunos biólogos en este campo usan el término "ADN oscuro" para referirse al ADN no codificante, siendo la idea que es importante por razones que aún no entendemos.
En respuesta a la afirmación de ENCODE, en 2013, Sean Eddy de la Universidad de Harvard propuso el proyecto del genoma aleatorio. "Supongamos que ponemos unos millones de bases de ADN sintético completamente aleatorio en una célula humana, y hacemos un proyecto ENCODE sobre él", escribió.
¿Seguiremos viendo todas las actividades que ENCODE aclamó como prueba de función? "Creo que sí", concluyó Eddy.
"Realmente no puedes concluir nada solo midiendo si hay actividad. Y entonces esa es la genialidad de la idea del genoma aleatorio de Sean Eddy, que lo que realmente necesitamos es esta línea base", dice Austen Ganley, también de la Universidad de Auckland. "Sin esa línea base, cualquier cosa que mires no es realmente significativa en términos de decidir entre función y basura".
Sin embargo, hacer ADN sintético es caro. Hasta ahora, los únicos intentos de un proyecto de genoma aleatorio han involucrado pequeños fragmentos de ADN no más largos de alrededor de 100,000 pares de bases.
Pero cuando Adey y Ganley se enteraron de que investigadores en Japón habían creado células híbridas humano-planta que contenían 35 millones de pares de bases de ADN de Arabidopsis thaliana, se dieron cuenta de que esto podría verse como el proyecto de genoma aleatorio más grande hasta la fecha.
Eddy, quien no estuvo involucrado en el estudio, está de acuerdo. Las plantas y los animales divergieron de un ancestro común hace al menos 1.6 mil millones de años, así que en ese tiempo las mutaciones han "aleatorizado efectivamente" el ADN no codificante en A. thaliana. Cada sitio individual ha mutado varias veces, estimó Eddy cuando se le preguntó sobre este enfoque.
Después de estudios iniciales para verificar que el ADN vegetal es de hecho efectivamente aleatorio, en lo que respecta a la célula humana, Adey y Ganley luego midieron el número de puntos de inicio para convertir ADN en ARN por 1000 pares de bases de ADN no codificante.
Si convertir ADN en ARN realmente es una señal de función, entonces apenas debería convertirse ADN vegetal en ARN. En realidad, Adey y Ganley encontraron solo ligeramente menos actividad: había alrededor del 80 por ciento de sitios de inicio por kilobase de ADN no codificante de A. thaliana en comparación con el ADN no codificante humano.
En otras palabras, esto sugiere fuertemente que casi toda la actividad vista por ENCODE es ruido.
"Esta es una excelente demostración de cómo la biología es, de hecho, ruidosa", dice Chris Ponting de la Universidad de Edimburgo en el Reino Unido. "Las actividades bioquímicas que ocurren dentro de esta secuencia [vegetal] claramente no confieren ninguna función a la célula humana".
"Este estudio muy elegante era necesario", dice Dan Graur de la Universidad de Houston, Texas. "Ofrece aún más evidencia experimental confirmando lo que ha sido obvio durante años: la mayor parte del genoma humano es basura. El término 'ADN oscuro' es una tontería ridícula, inventada por personas con un mal caso de envidia de la física".
En un sistema perfectamente diseñado, no habría ruido, dice Ganley, pero la evolución no crea diseños perfectos. Y el ruido puede tener ventajas. "Si tienes estos sistemas imperfectos que tienen mucho ruido, ese ruido en realidad puede crear cosas interesantes que luego pueden ser captadas por la selección", dice.
Hasta ahora, el equipo no puede explicar por qué había un 25 por ciento más de actividad en el ADN humano. "Todo lo que realmente podemos decir es que eso necesita explicación", dice Ganley.
Es posible que algunos de los ARN adicionales sí tengan funciones, esto no cambiaría la conclusión de mayoría-basura, pero también hay otras explicaciones potenciales. Los investigadores ahora están usando aprendizaje automático para ver si pueden encontrar formas de distinguir la actividad potencialmente significativa del ruido de fondo.
El equipo planea publicar los hallazgos, pero aún no ha escrito un artículo.
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