Fuente: gladstoneinstitutes.org | 11 de noviembre de 2013 (Traducción de G.C.C. para Terrae Antiqvae)

¿Qué significa ser humano? Según los científicos la clave está, en última instancia, en los miles de millones de líneas del código genético que componen el genoma humano. El problema, sin embargo, ha sido descifrar ese código. Pero ahora, los investigadores de los Institutos Gladstone han descubierto cómo la activación de determinados tramos de ADN controlan el desarrollo de las características exclusivamente humanas y cuentan una interesante historia acerca de la evolución de nuestra especie.

En el último número de Philosophical Transactions de la Royal Society B, investigadores del laboratorio Gladstone, junto con la Dra. Katherine Pollard   (izquierda), informan que han utilizado la última secuenciación y las herramientas bioinformáticas para encontrar regiones genómicas que guían el desarrollo de los caracteres específicos de los seres humanos. Estos resultados ofrecen nuevas pistas sobre cómo la activación de tramos similares de ADN -compartido entre dos especies- pueden dar lugar a veces a resultados muy diferentes.

"Los avances en la secuenciación del ADN y en la supercomputación nos han dado el poder para entender la evolución a un nivel de detalle que hace solo unos pocos años hubiera sido imposible", dice la Dra. Pollard, quien también es profesora de Epidemiología y Bioestadística en el Insituto de Genética Humana de la Universidad de California, San Francisco.

"En este estudio, hemos encontrado tramos de ADN que evolucionaron mucho más rápidamente que otros. Creemos que estos tramos que evolucionaron de forma rápida fueron cruciales para que nuestros ancestros humanos fueran distintos de nuestros parientes primates más cercanos".

Estos tramos se denominan 'regiones humanas aceleradas' o HARs (Human Accelerated Regions), llamadas así porque mutan a un ritmo relativamente rápido. Además, la mayoría de los HARs no parecen codificar genes específicos. El equipo de investigación plantea la hipótesis de que los HARs actúan como "potenciadores", controlando cuándo y por cuánto tiempo ciertos genes se "encienden" o activan durante el desarrollo embrionario.

A través de experimentos en modelos animales embrionarios, combinados con potentes análisis de genómica computacional, el equipo de investigación identificó más de 2.600 HARs. Luego, crearon un programa llamado EnhancerFinder (Buscador mejorado) a fin de reducir gradualmente la lista a sólo los HARs que probablemente serían potenciadores.

"EnhancerFinder es un algoritmo de aprendizaje automático que toma información genética básica  -un HARs secuenciado, pautas evolutivas conocidas, y otros datos de genómica funcional- y devuelve una predicción de la función de ese HARs", explica Tony Capra (derecha), autor principal del estudio.

"Con este enfoque, predecimos que cerca de ochocientos HARs actúan como potenciadores en un punto específico durante el desarrollo embrionario. Al confirmar esta predicción en varias docenas de HARs, nuestro siguiente objetivo fue observar si alguno de estos patrones mejorados de HARs en los genes activaban lo que era únicamente humano".

Foto: Esquema del encéfalo de un embrión de 4 semanas.

Análisis adicionales revelaron a cinco de tales HARs, los cuales eran activos tanto en el genoma de los humanos como en el de los chimpacés, si bien activan genes en diferentes regiones embrionarias. Por ejemplo, versiones humanas de HARs, es decir, 2xHAR.164 y 2xHAR.170, están activas en una región del cerebro, entre el cerebro medio o mesencéfalo y el cerebro posterior o robencéfalo, mientras que las versiones de los chimpancés no están.

Esta -llamada así- "ganancia de función" de los dos HARs referidos, en embriones humanos, puede marcar diferencias en el desarrollo de regiones clave del cerebro, tal como el cerebelo, el cual, como es conocido, regula no sólo el control motor, sino que también puede regular las funciones cognitivas superiores como el lenguaje, el miedo y el placer.

"Estos resultados, aunque preliminares, ofrecen una visión sin precedentes sobre cómo cambios muy recientes en el genoma humano han modificado los programas genéticos que controlan el desarrollo embrionario, pudiendo producir potencialmente diferentes resultados", afirma el Dr. Capra. "Anticipamos que si observáramos la actividad de los HARs potenciadores durante las etapas posteriores del desarrollo, veríamos aún más las diferencias entre los humanos y los chimpancés".

"Han pasado 10 años desde que el 'Proyecto Genoma Humano' fue declarado 'completo', pero la cantidad de conocimiento genómico que hemos obtenido desde entonces -en gran parte debido a los avances en la bioinformática y la supercomputación- nos ha catapultado más allá de lo que pensábamos que sabíamos", añadió la Dra. Pollard.

"Estoy segura de que, a medida que continuemos sumergidos profundamente en regiones importantes como los HARs, estaremos más cerca de responder a la pregunta: ¿qué nos hace humanos"