Cómo el ADN Basura llegó a ser considerado "el cerebro" del genoma
CIENCIAS DE LA SALUD / INVESTIGACIONES BIOMÉDICAS.
Durante años se creyó que la mayor parte de nuestro ADN era inservible. Investigaciones recientes hablan ahora del “cerebro oculto del genoma”.
Más del 98% de nuestro genoma no produce proteínas. Durante mucho tiempo, los científicos le llamaron “ADN basura”. “La expresión parecía contundente: si no servía para fabricar proteínas entonces para qué estaba allí. Hoy sabemos que esa conclusión fue apresurada y que detrás de ese aparente “relleno” se esconde una compleja red de funciones”, asegura el doctor Juan Miranda Ríos, investigador del Instituto de Investigaciones Biomédicas de la UNAM.
Un breve recorrido histórico.
La historia del genoma comenzó en 1869 —relata el investigador— cuando el médico suizo Friedrich Miescher examinaba glóbulos blancos de vendas con pus en un hospital. Descubrió en el núcleo celular una sustancia rica en fósforo, distinta a cualquier proteína conocida. La llamó nucleína.
Durante décadas, sin embargo, se pensó que las proteínas eran las verdaderas portadoras de la herencia, ya que su complejidad química parecía suficiente para explicar la transmisión de la información genética. El ADN, en comparación, se consideraba demasiado simple.
Con el tiempo se comprobó que aquella molécula, rebautizada como ácido desoxirribonucleico (ADN), era la encargada de almacenar la información hereditaria.
Todavía durante la primera mitad del siglo XX, el conocimiento sobre el ADN era muy limitado. Su función y estructura seguían siendo un misterio y apenas comenzaba a reconocerse su papel como portador de la información genética.
“Aunque ya se sabía de la existencia de mutaciones, no se comprendía con exactitud cómo ni por qué ocurrían. Tampoco se tenía una idea clara de qué eran los genes y se pensaba que existían muy pocos”.
Fue hasta 1953 que James Watson y Francis Crick, con la ayuda fundamental de Rosalind Franklin y Maurice Wilkins, descubrieron la estructura del ADN: una doble hélice elegantemente enrollada que permite que el ADN pueda copiarse y transmitir la información de generación en generación.
Asimismo, se encontró que esta estructura facilita la transcripción, un proceso en el cual se produce ARN (ácido ribonucleico), una molécula similar al ADN pero con algunas diferencias clave. “El ARN es esencial para la síntesis de proteínas”, señala el investigador.
En ese entonces, se pensaba que el ADN servía para fabricar o codificar proteínas. Se estimaba que el ser humano tendría entre 80,000 y 100,000 genes. Pero algo no cuadraba: ciertas especies de salamandras o plantas tenían genomas gigantescos, mucho mayores que el nuestro. ¿Para qué necesitaban tanto ADN?
Fue en 1972 cuando el genetista Susumu Ohno acuñó la provocadora expresión “Junk DNA” (ADN basura) para referirse a aquellas regiones del genoma que no codifican proteínas y que, en ese momento, parecían no cumplir ninguna función. Durante años, la ciencia asumió que se trataba de un lastre evolutivo, una especie de archivo muerto del genoma.
Proyecto Genoma Humano: caja de sorpresas.
La idea del ADN basura comenzó a cambiar con los avances en la biología molecular, y especialmente, con los hallazgos del Proyecto Genoma Humano, que revelaron una realidad mucho más compleja, precisa el doctor en biotecnología Juan Miranda.
Este ambicioso proyecto internacional, iniciado en 1990 y concluido en 2003, tuvo como objetivo secuenciar y mapear todos los genes que componen el genoma humano. Gracias a esta iniciativa, se logró obtener una visión mucho más detallada y precisa de la estructura y función del ADN humano.
Los resultados sorprendieron a la comunidad científica: el número total de genes humanos era considerablemente menor de lo esperado, con apenas entre 20,000 y 25,000 genes. Este descubrimiento planteó una nueva interrogante: ¿Cómo es posible que un número tan reducido de genes dé lugar a la enorme complejidad biológica, funcional y comportamental del ser humano?
De “basura” a director de orquesta.
La respuesta comenzó a surgir al estudiar más detenidamente las regiones del ADN que no codifican proteínas. Estas áreas, que constituyen más del 98 % del genoma humano y que habían sido consideradas durante mucho tiempo como “ADN basura”.
Investigaciones posteriores demostraron que muchas de estas secuencias desempeñan funciones reguladoras clave: controlan la actividad de los genes, determinan qué genes se activan, cuándo lo hacen, en qué tejidos y en qué cantidad.
Incluyen elementos como promotores, potenciadores (enhancers), silenciadores y secuencias que organizan el ADN dentro del núcleo. Todos ellos resultan esenciales para el funcionamiento celular, el desarrollo embrionario e incluso la predisposición a ciertas enfermedades.
El doctor Juan Miranda Ríos y su equipo en el Instituto de Investigaciones Biomédicas de la UNAM han mostrado cómo algunas moléculas de ARN no codificante, como los microARN y los riboswitches, funcionan como interruptores genéticos capaces de encender o apagar genes en respuesta a señales internas o ambientales. Además, investigan cómo el ADN no codificante influye en la aparición de enfermedades humanas y en la evolución.
Con financiamiento de la UNAM (PAPIIT) y Conahcyt, exploran cómo las dietas altas en azúcares y grasas producen cambios en la expresión de diversos ARNs con funciones reguladoras, lo que podría explicar la relación entre alimentación y enfermedades metabólicas.
El proyecto ENCODE: el “cerebro oculto del genoma”
El proyecto ENCODE (Encyclopedia of DNA Elements), iniciado en 2003, es considerado la iniciativa más ambiciosa después del Proyecto Genoma Humano. Su meta fue identificar todos los elementos funcionales del genoma, no solo los genes codificantes.
Entre sus hallazgos clave, ha mostrado que gran parte de estas secuencias “invisibles” tienen actividad bioquímica detectable. Además, ayudó a explicar por qué mutaciones en zonas no codificantes pueden provocar enfermedades: porque alteran reguladores cruciales.
En este proyecto participan investigadores de instituciones de todo el mundo, incluida la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), que contribuye a través de grupos de estudio de genómica funcional y ARN no codificante, particularmente en el Instituto de Investigaciones Biomédicas y en el Instituto de Fisiología Celular.
En definitiva, lo que en un inicio se descartó como “basura” hoy se estudia como un sofisticado sistema de control genético. Algunos miembros de la comunidad científica incluso lo llaman el “cerebro oculto del genoma”.
“Estos descubrimientos van cambiando nuestra forma de entender el ADN. En lugar de concebirlo únicamente como un conjunto de instrucciones para la producción de proteínas, ahora lo entendemos como un sistema mucho más complejo y dinámico, en el que tanto el ADN codificante como el no codificante cumplen roles vitales e interdependientes.”
“La historia del ADN nos recuerda una lección poderosa: la ciencia evoluciona y se corrige a sí misma. Lo que ayer parecía inservible, hoy resulta esencial para entender la vida y sus mecanismos más finos”, concluye el doctor Miranda Ríos.
Por: Consuelo Doddoli.
Sitio Fuente: Ciencia UNAM