Silenciar genes evolucionó más que activarlos en la historia de la vida

Cada célula de un organismo lleva, en esencia, el mismo ADN. Sin embargo, una neurona no se comporta como una célula del hígado y una raíz no hace lo mismo que una hoja. Parte de esa diferencia depende de qué genes se encienden y cuáles quedan apagados. Un estudio publicado en Nature Genetics sugiere ahora que la vida conservó durante unos 2.000 millones de años un modo bastante estable de activar genes, pero fue mucho más diversa e inventiva a la hora de silenciarlos.

La investigación comparó la cromatina, el sistema de proteínas y marcas químicas que organiza el ADN y ayuda a decidir qué regiones del genoma se leen y cuáles no, en especies muy distintas entre sí. El equipo analizó organismos de ramas poco estudiadas de los eucariotas, el gran grupo que incluye animales, plantas, hongos y numerosos microbios con núcleo. Entre ellos había amebas, algas, hongos, un cnidario y varios microorganismos unicelulares que casi nunca aparecen en los modelos clásicos de laboratorio.

Lo que apareció como patrón común fue la parte asociada a genes activos. Según el estudio, las marcas químicas de histonas que rodean el comienzo y el cuerpo de un gen encendido eran muy parecidas en todas las especies examinadas. Eso sugiere que el sistema básico para poner en marcha genes importantes ya estaba presente en un ancestro muy antiguo de los eucariotas y cambió relativamente poco desde entonces.

La historia fue distinta con los genes y fragmentos de ADN que conviene mantener apagados. Allí los autores encontraron combinaciones muy variadas de marcas represivas, con diferencias grandes entre linajes. En algunas especies, ciertas señales químicas se especializaban en callar elementos transponibles, secuencias de ADN capaces de moverse dentro del genoma; en otras, las mismas marcas también participaban en el silenciamiento de genes no usados. Incluso apareció un caso en el que una marca asociada a activación en animales parecía haber sido reaprovechada para apagar genes en otro grupo de organismos.

Ese contraste ayuda a entender por qué la regulación genética puede ser a la vez muy conservada y muy flexible. Activar genes esenciales parece requerir una gramática común que la evolución mantuvo casi intacta. Silenciarlos, en cambio, habría estado sometido a presiones distintas, entre ellas la necesidad de contener elementos genéticos parásitos como los transposones o restos de virus integrados en el genoma. En ese conflicto, cada rama de la vida habría ido armando su propio repertorio molecular.

El trabajo también importa por razones más prácticas. Muchos trastornos humanos, entre ellos varios cánceres, involucran fallas en la regulación de la cromatina. Entender qué partes de ese sistema son antiguas y compartidas, y cuáles cambiaron de forma más específica, puede ayudar a distinguir mejor qué mecanismos son básicos para todas las células y cuáles son adaptaciones particulares. Además, el estudio presentó una técnica llamada iChIP2 que permite comparar estas marcas en especies muy diferentes con cantidades pequeñas de material biológico.

De todos modos, el hallazgo no significa que ya exista un mapa completo de cómo se regula el ADN en toda la vida compleja. El análisis cubrió un conjunto amplio pero todavía limitado de especies, y muchas ramas del árbol eucariota siguen casi inexploradas a este nivel. Tampoco implica que cada diferencia observada tenga ya una función demostrada en detalle. Lo que sí ofrece es una idea más precisa del panorama general: la evolución pareció proteger con fuerza la lógica de encender genes, mientras experimentó mucho más con las formas de mantenerlos en silencio.