Examinado la expresión genética y la evolución de los mecanismos de lo controlan han encontrando en el sistema de mutaciones una ley de distribución de riesgo similar a la que hay en el sistema financiero.
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Tomar parte de un «experimento» es uno de los impulsos que dirigen la evolución. ¿Pero cuándo se retienen secuencias específicas de genes y cuándo se permite a la evolución experimentar con ellas? La profesora Naama Barkai del Weizmann Institute’s Molecular Genetics Department ha examinado la expresión genética y la evolución de los mecanismos que lo controlan encontrando una ley de distribución de riesgo como en el sistema financiero.
Barkai se fijó en la expresión genética (el proceso mediante el cual las instrucciones codificadas en los genes son traducidas a proteínas) y la evolución de los mecanismos celulares que controlan esta expresión. Los cambios en los genes, y por tanto en las proteínas que codifican, son un arma de doble filo. Por un lado puede dotar a la célula de nuevas habilidades o ventajas para la supervivencia, pero a la vez puede causar la muerte del organismo.
No todos los genes evolucionan al mismo ritmo. De hecho, algunos se han conservado a lo largo de la evolución casi sin cambios y versiones muy parecidas del mismo gen se encuentran en las levaduras, plantas, gusanos, moscas y humanos.
¿Cuándo se mantienen ciertas secuencias de genes y cuando se permite la experimentación? Los genes altamente conservados están relacionados con funciones básicas y universales, los cambios en ellos suelen tener drásticas y nefastas consecuencias, y el organismo portador muere. ¿Cómo decide entonces la evolución qué genes se necesitan conservar y cuáles cambiar libremente? ¿Qué mantiene a estos genes básicos seguros de la constante experimentación a la que están sometidos los demás?
Barkai y su equipo ha descubierto una suerte de ley de distribución de riesgo para la evolución. Encontraron que una «frase» genética que regularmente aparece en la región de promoción de los genes (parte responsable de la activación del gen) contiene una clave de la conservación genética: la expresión de un gen que contenga la secuencia «TATA» en su región promotora es más susceptible de cambiar («evolucionar») que un gen que no contenga dicha secuencia.
Es decir, el nivel de riesgo aparece escrito en el propio código del gen de una manera similar a los análisis financieros de riesgo. Cuando el costo de un error es grande la voluntad del inversor de correr un riesgo es baja; pero si el coste del error es despreciable, aunque la posibilidad de cometer uno sea alta, la posibilidad de una ganancia hace que el riesgo merezca la pena. Parece ser que la evolución descubrió este principio millones de años antes que Wall Street.
En un estudio diferente el equipo de Barkai investigó los efectos de un experimento evolutivo drástico que algunas veces la naturaleza produce en las células vivas: la duplicación de un genoma completo. Estudiaron dos especies distintas de levadura, una de las cuales (Saccharomyces cerevisiae) duplicó su genoma hace millones de años. Gracias a este experimento evolutivo S. cerevisiae aprendió el nuevo «truco» de prosperar en ausencia de oxígeno.
Para saber si esta diferencia está relacionada con cambios en la expresión de los genes, el equipo comprobó si 50 genes jugaban un papel en el procesamiento del oxígeno en las dos especies. Descubrieron que un segmento genético cambió en el transcurso de la duplicación. El efecto de este cambio se puede ver sobre los 50 genes y afecta dramáticamente a los requerimientos de oxígeno de la levadura.
La habilidad de vivir sin oxígeno podría dar a S. cerevisiae una clara ventaja sobre su levadura «hermana» si hubiera un cambio radical en la atmósfera terrestre. Pero es exactamente esta combinación de cambio medio ambiental y experimentación genética la que ha alimentado la evolución durante millones de años y todavía lo hace.
Fuente: Nota de prensa. [1]