MADRID, 1 (EUROPA PRESS)

Investigadores han aportado la primera evidencia de mutación no aleatoria en genes humanos, desafiando la teoría evolutiva al mostrar una respuesta mutacional direccional a largo plazo a la presión ambiental.

Este relevante hallazgo, publicado en Genome Research, tiene el potencial de afectar a la comprensión fundamental de la evolución.

Utilizando un método novedoso, los investigadores dirigidos por el profesor Adi Livnat de la Universidad de Haifa demostraron que la tasa de generación de la mutación HbS, que protege contra la malaria, es mayor en las personas de África, donde la malaria es endémica, que en las personas de Europa, donde no lo es.

"Durante más de un siglo, la principal teoría de la evolución se ha basado en mutaciones aleatorias. Los resultados muestran que la mutación HbS no se genera al azar, sino que se origina preferentemente en el gen y en la población donde tiene una importancia adaptativa", dijo Livnat. A diferencia de otros hallazgos sobre el origen de mutaciones, esta respuesta específica de mutación a una presión ambiental específica no puede explicarse mediante teorías tradicionales.

NO TODO ES SELECCIÓN NATURAL

"Presumimos que la evolución está influenciada por dos fuentes de información: la información externa que es la selección natural y la información interna que se acumula en el genoma a través de las generaciones y afecta el origen de las mutaciones", dijo Livnat.

Desde Darwin sabemos que la vida surgió por evolución. Pero, ¿cómo ocurre exactamente la evolución, en toda su grandeza, misterio y complejidad? Durante el siglo pasado, los científicos han asumido que las mutaciones ocurren por accidente en el genoma y que la selección natural, o la supervivencia del más apto, favorece los accidentes beneficiosos. La acumulación de estos supuestos accidentes genéticos bajo la selección natural durante milenios conduce a su vez a adaptaciones, desde el ojo agudo del halcón hasta el sistema cardiovascular humano.

Si bien está ampliamente difundida en la comunidad científica, esta visión siempre ha dejado abiertas preguntas fundamentales, como el problema de la complejidad. ¿Puede la acumulación secuencial de pequeños cambios aleatorios, cada uno beneficioso por sí mismo, conducir dentro del lapso de tiempo disponible a la evolución de adaptaciones tan asombrosamente complejas e impresionantes como las que vemos a nuestro alrededor en la naturaleza, como los ojos, el cerebro o las alas, donde las partes complementarias se entrelazan? en un todo complejo?

Sin embargo, la única alternativa en el nivel fundamental concebida hasta ahora consistía en variantes del lamarckismo: la idea de que los organismos pueden responder de alguna manera directamente a su entorno inmediato con cambios genéticos beneficiosos. Dado que el lamarckismo no ha funcionado en general, la noción de mutación aleatoria siguió siendo la opinión predominante.

Para distinguir entre la mutación aleatoria y la explicación de la selección natural y la posibilidad de que la mutación no aleatoria sea importante, Livnat y su director de laboratorio, el Dr. Daniel Melamed, desarrollaron un nuevo método para detectar 'mutaciones de novo', mutaciones que surgen inesperadamente en la descendencia sin ser heredado de ninguno de los padres. Al batir un nuevo récord de precisión, su método permitió algo que antes no era posible: el recuento de mutaciones de novo para puntos particulares de interés en el genoma.

Luego aplicaron su método para examinar la aparición de mutaciones de novo de la hemoglobina S (HbS) humana, quizás la mutación puntual más conocida en biología y evolución. HbS brinda protección contra la malaria a las personas con una copia, pero causa anemia de células falciformes en las que tienen dos. Podría decirse que la malaria en sí misma, una enfermedad de la sangre transmitida por vectores, ha sido la presión de selección más fuerte que ha actuado sobre los humanos en los últimos 10.000 años, causando a menudo más de un millón de muertes por año en África en el pasado reciente. La HbS también se usa como un ejemplo central de mutación aleatoria y selección natural en la evolución: durante mucho tiempo se supuso que surgió accidentalmente en un individuo en el África subsahariana y luego se propagó dentro de África a través de la selección natural hasta que se equilibraron sus beneficios de protección contra la malaria. por sus costos de anemia de células falciformes.

Al examinar el origen de novo de HbS, Livnat pudo desentrañar por primera vez si la mutación protectora de la malaria surge al azar y se propaga en África solo debido a la presión de selección o si en realidad podría estar originándose de novo con mayor frecuencia en sub-Africanos del Sahara: un grupo que ha estado sujeto a una intensa presión de selección de malaria durante muchas generaciones. Si la mutación es aleatoria, entonces debería tener la misma probabilidad de surgir en ambos grupos geográficos. Sin embargo, si la mutación no es aleatoria, entonces quizás surja con mayor frecuencia en los africanos.

"Hay al menos dos posibles razones por las que no se había planteado antes esa pregunta", explica la profesora Livnat. "Primero, se había asumido que la mutación es aleatoria. Segundo, incluso si uno hubiera querido hacer esa pregunta, no habría sido posible con los métodos anteriores".

Contrariamente a las expectativas ampliamente aceptadas, los resultados respaldaron el patrón no aleatorio. La mutación HbS se originó de novo no solo mucho más rápido de lo esperado por una mutación aleatoria, sino también mucho más rápido en la población (en los africanos subsaharianos en comparación con los europeos) y en el gen donde tiene importancia adaptativa. Estos resultados dan un vuelco al ejemplo tradicional de mutación aleatoria y selección natural, convirtiéndolo en un ejemplo de una mutación no aleatoria pero no lamarckiana.

"Las mutaciones desafían el pensamiento tradicional. Los resultados sugieren que la información compleja que se acumula en el genoma a través de las generaciones afecta la mutación y, por lo tanto, las tasas de origen específicas de la mutación pueden responder a largo plazo a presiones ambientales específicas", dijo la Livnat. Estudios previos, motivados por el lamarckismo, solo probaron una respuesta mutacional inmediata a las presiones ambientales. "Después de todo, las mutaciones pueden generarse de forma no aleatoria en la evolución, pero no de la manera concebida previamente. Debemos estudiar la información interna y cómo afecta la mutación, ya que abre la puerta a que la evolución sea un proceso mucho más grande de lo que se concebía anteriormente", concluyó Livnat.