El hallazgo, cuyas conclusiones aparecen en la edición digital de la revista
Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias estadounidense (PNAS), supone un avance en el campo de la biología evolutiva, así como en la biología de sistemas, que estudia la organización de los genomas en redes de genes.
La epistasia puede ser bien antagonista, es decir que el efecto conjunto de dos o más mutaciones es menor de lo esperado; o bien, por el contrario, sinérgica, si los efectos de la mutación se potencian. El hallazgo del investigador del CSIC responsable del estudio, Rafael Sanjuán, ha consistido en llegar a una generalización sobre el signo de la epistasia en función del tamaño del genoma. Sanjuán ha encabezado el trabajo en colaboración con Santiago Francisco Elena, ambos del
Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (centro mixto del CSIC y de la Universidad Politécnica de Valencia).
Sanjuán explica las conclusiones del trabajo: "Los genomas más pequeños y simples, como es el caso de los virus, son especialmente proclives a la epistasia antagonista; por el contrario, en genomas más complejos, como los de animales, plantas y hongos, existe una desviación hacia la epistasia sinérgica".
Esta generalización sobre el signo de la epistasia supone un paso más en la comprensión del funcionamiento de los genomas, y puede ofrecer aplicaciones en medicina, agricultura o biotecnología.
De acuerdo con este investigador del CSIC, "a menudo, se utiliza el ejemplo del microscopio y el martillo para ilustrar en las aulas que los sistemas más complejos tienden a ser más delicados. Sin embargo, esta visión debería ser replanteada a la luz de la teoría de la evolución, ya que es posible que el incremento en la complejidad genómica durante la evolución haya estado fuertemente ligado al incremento de la robustez frente a las mutaciones".
Y añade: "La tendencia a la epistasia sinérgica en los genomas complejos hay que entenderla como una consecuencia de la robustez de estos genomas frente a las mutaciones, en contra de lo que hasta ahora se pensaba".
ANÁLISIS DE CAMBIOS MÚLTIPLES
El estudio se ha basado en la recopilación de 21 trabajos previos, de los cuales se han obtenido los datos necesarios para el análisis cuantitativo de cinco especies con distinta complejidad genómica: el virus de la estomatitis vesicular (virus de RNA, de importancia en ganadería), la bacteria
Escherichia coli, la levadura del pan
Saccharomyces cerevisiae, el hongo filamentoso
Apergillus niger, y la mosca de la fruta
Drosophila melanogaster.
El planteamiento del estudio fue averiguar si una vez conocido el efecto de mutaciones individuales, sería posible predecir el efecto de éstas combinadas entre sí. Sanjuán lo ilustra con un ejemplo: se conoce el efecto de una mutación en un gen, llamado A, y se da la misma circunstancia en otro, llamado B. ¿Qué pasa si se combinan las mutaciones en A y B? Responde el propio experto:
"Si los genes A y B tienen funciones independientes, la eficacia biológica del doble mutante será el producto de las eficacias de los mutantes individuales. Sin embargo, es bien sabido que los genes no actúan de manera independiente, sino que forman redes finamente reguladas para llevar a cabo una determinada función biológica, en cuyo caso la eficacia resultante se desvía de la predicción inicial".
El análisis cuantitativo realizado con las distintas especies confirmó esta tendencia. Así, con el virus de RNA, caracterizado por la simplicidad de su genoma, el efecto de la suma de las mutaciones resultó ser menor de lo esperado. En cambio, con la mosca de la fruta,
Drosophila melanogaster, cuyo genoma es el más complejo entre las especies estudiadas, los efectos aumentaron más allá del valor esperado.
Aunque en el trabajo se proponen posibles mecanismos para explicar esta tendencia, Sanjuán reconoce que "aún es necesario elaborar modelos rigurosos que permitan entender por qué la epistasia depende de la complejidad genómica".
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