¿Cuántos genes efectivos se requieren para construir un ser vivo?, es una pregunta que involucra varias funciones y condiciones. “Probar cuántos de los genes son imprescindibles y cuántos o cuáles no, es muy complicado y no sólo técnicamente, sino porque es riesgoso”.

 

Horacio Cano Camacho

Ya hemos platicado que, en cuestión de genomas, existe toda una paradoja. Se llegó a pensar que, entre más complejo, funcional y estructuralmente era el organismo, el contenido de genes, incluso el tamaño de su ADN sería más grande. Las bacterias son organismos muy sencillos, unicelulares y si bien presentan variaciones en su forma (cocos, bastones, espirales), no tienen órganos y una sola célula reúne todas las funciones requeridas. El número de genes de una bacteria ronda más o menos los 5000. Cuando nos vamos a los organismos pluricelulares, más diversos en colores, formas, tamaños, complejidad estructural y funciones, nos encontramos con que el número de genes que los construyen no tiene el comportamiento “esperado”; un gusanito muy simple puede tener más genes que un bicho claramente más “sofisticado” y complejo como una mosca…

El gusano en cuestión es microscópico, no tienen extremidades, es casi transparente y parásito, es decir, muchas de sus necesidades son cubiertas por su huésped. Mientras que la mosca tiene ojos, alas, vuela, busca la comida, se esconde de sus depredadores. Claramente es más compleja. Siguiendo este ejemplo, tenemos multitud de insectos, plantas y anfibios, que tienen más genes que los humanos. El humano posee alrededor de 20,000 genes lo cual no resulta un tamaño sorprendentemente grande respecto a la sencilla bacteria o el gusano en cuestión, que tiene 18,000 genes.

De manera que hay una pregunta que resulta interesante en todo esto ¿cuántos genes efectivos se requieren para construir un ser vivo? Los genes tienen la información para la síntesis de proteínas y de ARNs especiales. Sabemos que muchas proteínas son constitutivas, es decir, su producción es casi permanente, puesto que la función que realizan lo requiere así. Aquí encontraremos proteínas del citoesqueleto (si, las células tienen un esqueleto), las enzimas del metabolismo primario, ese que asimila el carbono y genera energía, entre otras. Lo sabemos porque la falta de una de estas proteínas genera problemas muy serios, incluso la muerte del organismo.

Existen otras proteínas que se requieren en momentos y fenómenos muy puntuales. Su presencia es temporal. Bajo ciertas circunstancias se puede prescindir de las mismas y su ausencia ser asumida por otras proteínas o como la condición que las requiere no se presenta, entonces no se les echa de menos…

Probar cuántos de los genes son imprescindibles y cuántos o cuáles no, es muy complicado y no sólo técnicamente, sino porque es riesgoso. Existen técnicas de ingeniería genética para producir animales o plantas a los que les ha sido eliminado un gen particular o unos pocos, con la finalidad de comprender que funciones se afectan por su ausencia. Estos organismos son llamados “knockout” y son muy valiosos en la medicina y la investigación farmacéutica.

En microorganismos también se puede “apagar” un gen o grupo de genes con el mismo propósito y luego introducir vectores con una copia del gen eliminado, para estudiar su función a través de la restauración de la función perdida. En los humanos y otros animales, se aprovecha para estudiar la función genética, las enfermedades existentes producidas por la ausencia o desarreglo de la función de algunos genes.

Pero determinar cuáles son los genes mínimos requeridos para soportar la vida solo se ha intentado (y se puede hacer) en microorganismos muy sencillos. El genoma mínimo hasta la fecha sólo se ha determinado para uno de los organismos más simples que se conocen, un micoplasma. Un bicho aún más sencillo que las bacterias más sencillas. Mycoplasma genitalium tiene el segundo genoma más pequeño conocido, con apenas  482 genes codificadores de proteínas y 43 genes codificadores de ARNs. Se sabe, que de estos 482 genes, el 20%, es decir que 100 genes son prescindibles, se pueden eliminar.

Para que un bicho como un micoplasma pueda alimentarse, excretar y realizar las funciones energéticas vitales mínimas, sin perder su autonomía, requiere poco más del 80% de sus genes. Pero realizando lo más mínimo para “vivir”. Un organismo así, jamás logrará la sofisticación que caracteriza la vida…

Como la mayoría de los científicos no considera a los virus como seres vivos y únicamente como entidades biológicas, casi siempre escapan de estos estudios, sin embargo, yo creo que son los ejemplos más acabados del genoma mínimo. Como un virus descansa en la maquinaria metabólica de sus células huésped que infecta, puede prescindir de manera natural de cualquier función, fuera de las necesarias para reconocer a sus huéspedes, reproducirse (copiarse muchas veces) y rearmarse, para continuar este ciclo. De esta manera, un genoma mínimo de apenas 24-25 genes, el SARS-Cov2, tiene ahora asolada a la humanidad…

No se crea que estos estudios son ociosos. Reportan información esencial para comprender la estructura y organización de la información genética en sus consecuencias últimas: cómo surgieron las células y cómo van evolucionando. En un futuro nos permitirán dar funciones tecnológicas a formas sencillas de vida y eventualmente comprender y combatir muchas enfermedades infecciosas.

 

 

Originario de un pueblo del Bajío michoacano, toda mi formación profesional, desde la primaria hasta el doctorado la he realizado gracias a la educación pública. No hice kínder, por que en mi pueblo no existía. Ahora soy Profesor-Investigador de la Universidad Michoacana desde hace mucho, en el área de biotecnología y biología molecular… Además de esa labor, por la que me pagan, me interesa mucho la divulgación de la ciencia o como algunos le dicen, la comunicación pública de la ciencia. Soy el jefe del Departamento de Comunicación de la Ciencia en la misma universidad y editor de la revista Saber Más y dedico buena parte de mi tiempo a ese esfuerzo.