domingo, 7 de octubre de 2012

Caminos de la evolución

 DIALOGO CON SUSANA ROSSI, DOCTORA EN BIOLOGIA E INVESTIGADORA DEL CONICET, FCEN


Los procesos evolutivos funcionan, a veces, por selección natural. Otra parte de las variaciones genéticas depende del azar. Las lagunas de los esteros del Iberá son un laboratorio de la evolución.

–Usted trabaja con genética evolutiva.
–Sí, particularmente con dos modelos que plantean problemas teóricos que tienen muchos puntos de contacto pero que tienen implicancias distintas. Uno de los modelos son roedores subterráneos, en particular un subgrupo que habita un ambiente muy particular, los esteros del Iberá. La problemática en este caso es que se trata de un grupo de especies de divergencia relativamente reciente, semejantes entre sí. Es una especie de ensalada de especies: no se sabe cuántas especies hay, qué poblaciones pertenecen a cada especie... Es un problema clásico de saber a qué grado de complejidad nos estamos enfrentando.
–Antes de empezar, quisiera que explicara qué es la genética evolutiva. –Pero ya empezamos.
–Bueno, igual. –Lo que yo hago es utilizar la genética molecular para historiar biología evolutiva. Lo que hace el biólogo evolutivo que utiliza la genética como herramienta es ir al campo, tomar muestras de los individuos que quiere estudiar, extraer el ADN de la muestra y estudiar determinados genes en particular. Se analiza la variabilidad que hay en esos genes en los distintos individuos en los cuales uno tiene interés, y ése es el material crudo. Con ese material uno construye hipótesis, pero no el tipo de afirmaciones sencillas, sino hipótesis muy complejas en su elaboración.
–¿Cómo es eso? –Se utiliza información de la variabilidad genética y las diferencias entre los organismos que se estudian para inferir las relaciones evolutivas, relaciones que pueden representarse gráficamente por un árbol de divergencia dicotómica, es decir, de un tronco común (el ancestro común de todo el grupo que uno estudia) sale una primera divergencia o dicotomía.
–¿A partir de una variación en un gen? –Claro. Lo que diferencia a un grupo del otro es una o más variantes genéticas. Lo que tratamos de identificar, entonces, es cuáles son las variantes genéticas que están diferenciando a las especies. Esa variabilidad en conjunto es la que permite establecer el orden de las dicotomías o de las separaciones o divergencias de linajes. Pero hay que tener cuidado porque ésa no es la verdad histórica del grupo. Esa es simplemente una sofisticada hipótesis en base a una evidencia parcial de datos. Es uno de los lugares donde la evolución deja sus huellas, pero hay que tomar otro conjunto y finalmente, mediante el análisis combinado de árboles e hipótesis resultantes de datos moleculares, morfológicos y comportamentales, podemos establecer con una cierta aproximación una idea acerca de cuál ha sido el orden de evolución de este grupo.
–¿Qué otras cosas, además de los genes, marcan la evolución? –Prácticamente todo es evidencia de evolución. Tanto aquellos caracteres que han cambiado mucho como aquellos que no han cambiado. Porque la evolución es, también, no cambio. El conjunto del proceso evolutivo también contempla procesos de estasis o estancamiento.
–Bueno, pero hablemos de cuando se producen los cambios. La evolución funciona por selección natural... –Funciona por selección y por otros procesos que no son selectivos. La selección es un mecanismo determinista: si un grupo de individuos tiene un determinado carácter que es más ventajoso que otro grupo de individuos, se supone que tiene mayor sobrevida y se reproduce más. Con lo cual uno podría determinar la dirección del cambio evolutivo si conoce el ambiente, por ejemplo. Pero la evolución también ocurre mediante otro tipo de procesos, que son procesos no selectivos.
–A ver... –Son procesos no deterministas. Pueden ocurrir a varios niveles: tanto a un nivel muy general o muy macro (por ejemplo, una catástrofe o un episodio ambiental raro que elimine por azar a prácticamente un linaje completo, como el tsunami de hace unos años, que eliminó a especies con pocos representantes) como a niveles más locales.
–¿Por ejemplo? –Por ejemplo, uno de los grupos con los que yo trabajo, los roedores que habitan los esteros del Iberá, pueden estar sometidos a extinciones locales producidas por alteración del ambiente. Los esteros son un sistema interconectado de lagos y lagunas donde los niveles de agua pueden subir en determinados períodos, de tal manera que pueden extinguir a poblaciones enteras, o bajar y dejar al descubierto terrenos utilizados por los tucos. Durante el período en que las aguas bajan hay una recolonización de zonas, pero los que recolonizan no es que hayan estado mejor adaptados que el que se extinguió antes, sino que simplemente tuvo suerte. Pero también hay procesos de tipo estocástico, o aleatorio, en el que algunas secuencias con capacidad intrínseca de amplificarse con más eficiencia que otras pueden predominar sobre otras secuencias que tienen sistemas replicativos menos eficientes. Si consideramos el número de copias que es evidencia de la selección natural podemos decir que es un proceso selectivo, pero muchas veces simplemente son secuencias silenciosas, que no se expresan en genes, que no se pueden asociar a un rasgo adaptativo puntual. Estamos hablando de evolución en términos generales.
–¿El ADN basura? –El ADN basura se denominó a mediados del siglo pasado, cuando lo que reinaba era el gen (una secuencia con determinadas características que se transcribe a un ARN mensajero y luego a una proteína). Buena parte del genoma, y en algunas especies hasta la mayoría, no tiene la estructura de un gen: no tiene un promotor, no tiene un marco de lectura abierto, etc. Son secuencias en las cuales no son reconocibles marcos de lectura, no pueden producir una proteína y, sin embargo, están en grandes cantidades. A esto se lo llamó ADN basura. Hoy esa terminología está perimida, porque a esos grupos de secuencias se los llama “secuencias no génicas”, dentro de las cuales hay secuencias muy importantes para la regulación de la expresión de genes. Por ejemplo: una variedad evolutiva muy importante en el caso de primates se origina por la traslocación de una secuencia mal llamada de ADN basura (en este caso, un retrovirus endógeno) delante de un gen que estaba silenciado. Los humanos tenemos dos tipos de enzima amilasa (una enzima que rompe los hidratos de carbono complejos en hidratos más simples): una que está en páncreas, que es la más antigua, y otra que está en parótida y se secreta en saliva.
–¿Y entonces? –El hecho de que se secrete en saliva es relativamente reciente en el linaje evolutivo de mamíferos, se da en algunos mamíferos, pero no en todos. Es importante porque la amilasa, al romper hidratos de carbono complejos, hace que algunas fuentes de alimentos sean reconocidas por el sabor dulce como fuentes de alimento, como hidratos de carbono justamente. El gen que sintetiza la amilasa que se secreta en la saliva en realidad estaba silenciado, sin promotor, y se empezó a expresar cuando en el ancestro de primates una secuencia de ADN basura, que tiene promotores muy fuertes, se insertó antes del gen que de otra manera hubiese estado silenciado. Es una novedad evolutiva muy grande que se produce por un hecho aleatorio o no predecible.
–¿Y esa ventaja selectiva se impuso? –Sí. Pero su origen es no selectivo, es completamente aleatorio: ya no es la mutación puntual la que juega un rol, sino el ADN basura.
–¿Por qué se produce eso? ¿Cómo es que un pedazo de ADN basura se reposiciona? –Porque el genoma tiene su propia dinámica, su propio mundo. La visión de que el genoma es algo que de forma estable se hereda de generación a generación es una visión errada. El genoma es bastante dinámico, hay relocalización de secuencias dentro de un cromosoma o relocalización de secuencias que varían su posición inclusive entre cromosomas. Los cromosomas de especies emparentadas, de hecho, son muy variables. ¿Cómo puede producirse a partir de un ancestro en común una variabilidad tan grande? Bueno, uno de los mecanismos es que al haber secuencias de ADN basura en distintos cromosomas, que no son homólogos (es decir, que no podrían reconocerse y juntarse normalmente), se aparean en forma anómala merced a la similitud que tienen entre estas secuencias no codificables. Hay reorganizaciones e intercambio de material, y un brazo entero puede pasar de un cromosoma a otro, dando lugar a una gran variabilidad en un tiempo relativamente corto. Estas secuencias no codificantes son un elemento muy importante en la variación cromosómica y en el origen de las especies. Por no ser codificantes, estas secuencias tienen una tasa de sustitución a nivel de los nucleótidos mucho más alta que la de un gen. Pueden producir, entonces, una renovación de su secuencia a una tasa muy alta sin que se altere su funcionalidad.
–Y los bichos que usted estudia están evolucionando. –El que fue mi director de tesis dijo alguna vez que estos bichos eran un laboratorio de evolución.
–Nosotros, los humanos, ¿estamos evolucionando? –Por supuesto que sí, pero no en el sentido en el que quizás están evolucionando los tucos (donde hay, por ejemplo, formación de nuevas especies y fusiones). No creo que los humanos estemos evolucionando en ese sentido. Cromosómicamente no estamos evolucionando.
–Somos una sola especie. –Sí.
–¿Y hay linajes? –Sí, claro. Hay variantes que predominan en determinadas etnias, pero al ser una especie cosmopolita y con una movilidad muy alta, hay mucho borrado de las marcas étnicas.