Por Claire Robinson, 20 de enero de 2022
En la naturaleza, ciertas áreas del genoma están protegidas contra las mutaciones: los descubrimientos tienen enormes repercusiones en nuestra comprensión de la edición de genes, así como en la teoría evolutiva.
Una nueva publicación científica en la revista Nature demuestra que la aparición de mutaciones (daños en el ADN) en los genomas de las plantas no es aleatoria y que ciertas zonas del genoma están protegidas contra las mutaciones. El estudio también revela que la aparición y la frecuencia de las mutaciones en las poblaciones no depende únicamente de los mecanismos evolutivos de la mutación aleatoria y la selección natural, como se ha entendido habitualmente.
En la selección natural, las mutaciones aleatorias generan nuevas variaciones genéticas en un grupo de genes. Entonces, frente a las tensiones ambientales, como la sequía o el ataque de plagas, las plantas u otros organismos con las variaciones genéticas más "aptas" y, por tanto, con mejores características, consiguen sobrevivir y transmitir sus genes. Durante mucho tiempo se ha supuesto que éste es el principal motor de la evolución. Pero el nuevo estudio descubre que la mutación en las plantas no es aleatoria y sin dirección, sino que está orientada en una dirección que beneficia a la planta.
Del estudio se puede extraer la conclusión de que la evolución no se produce simplemente por azar, sino que parece estar impulsada por un mecanismo más inteligente.
Un descubrimiento inesperado
Como explica un comentario sobre el nuevo estudio en Phys.org, las mutaciones se producen cuando el ADN se daña y permanece sin reparar, creando una nueva variación. Los científicos querían saber si la mutación era puramente aleatoria o algo más complejo. Lo que encontraron fue algo inesperado.
"Siempre habíamos pensado que la mutación era básicamente aleatoria en todo el genoma", afirma Grey Monroe, profesor adjunto del Departamento de Ciencias Vegetales de la UC Davis y autor principal del artículo. "Resulta que la mutación es muy poco aleatoria y lo es de un modo que beneficia a la planta. Es una forma totalmente nueva de pensar en las mutaciones".
El nuevo estudio demuestra que existen mecanismos naturales en el genoma que protegen determinadas regiones genómicas importantes de las mutaciones frecuentes. Así, en lugar de la aleatoriedad, los científicos "encontraron fragmentos del genoma con bajas tasas de mutación". En esos sectores, se sorprendieron al descubrir una sobrerrepresentación de genes esenciales, como los que intervienen en el crecimiento celular y la expresión génica".
"Estas son las regiones realmente importantes del genoma", dijo Monroe a Phys.org. "Las zonas más importantes desde el punto de vista biológico son las que se protegen de las mutaciones".
Estas zonas también son sensibles a los efectos nocivos de las nuevas mutaciones. "Por tanto, la reparación de daños en el ADN parece ser especialmente eficaz en estas regiones", dijo el coautor Detlef Weigel.
Los resultados cuestionan aún más la idea de que la mayoría de las modificaciones que se realizan mediante edición genética son aquellos que también se producen de forma natural
El nuevo documento no menciona la edición de genes, pero tiene claras implicaciones para la creencia -muy repetida por los defensores de la desregulación- de que las nuevas técnicas de modificación genética, como CRISPR/Cas, realizan principalmente cambios que podrían producirse de forma natural. En realidad, la edición de genes está diseñada específicamente para anular las protecciones naturales contra las mutaciones, de maneras que no ocurren en la reproducción convencional o que es muy poco probable que ocurran.
Como explica Testbiotech, sobre la edición de genes, "las tijeras genéticas impiden que las células restauren la función original del gen; también pueden anular otros mecanismos naturales de protección". Por ejemplo, en lo que respecta a las aplicaciones de las tijeras genéticas, apenas importa en qué lugar del genoma se encuentran los genes. Además, CRISPR/Cas también puede bloquear la funcionalidad de todas las copias de seguridad de un gen objetivo, de las que puede haber varias en el genoma de las plantas.
"Las plantas desarrolladas con estos métodos pueden cambiar profundamente y mostrar combinaciones genéticas completamente nuevas, incluso si no se insertan genes adicionales. Sus rasgos biológicos pueden ser claramente diferentes en comparación con los que se encuentran en la reproducción convencional. Por lo tanto, hay que evaluar a fondo los riesgos asociados a estas plantas".
Se confirman las conclusiones de un documento anterior
Las nuevas conclusiones confirman las de un artículo científico publicado en 2019 por la Dra. Katharina Kawall, del Proyecto Ingeniería Genética y Medio Ambiente, que compara explícitamente la edición genética con la reproducción convencional, incluidas las técnicas utilizadas con la reproducción convencional, es decir, las técnicas de mutagénesis inducida por sustancias químicas o por radiación, que tienen décadas de antigüedad. Este trabajo demostró que la edición de genes puede realizar cambios que serían difíciles o imposibles de conseguir mediante la reproducción convencional, lo que pone de manifiesto las diferencias entre ambas técnicas.
El Dr. Michael Antoniou, genetista molecular residente en Londres, comentó sobre los dos artículos: "Estos resultados demuestran que las afirmaciones de que la edición de genes imita los procesos naturales no están respaldadas por las pruebas científicas. Por tanto, tratar de desregular la edición de genes sobre la base de su supuesta 'naturalidad' es infundado y muy arriesgado, ya que puede dar lugar a cambios de composición no deseados en el producto, con consecuencias para la salud y el medio ambiente".
Más información
La nueva publicación de Nature:
El sesgo de la mutación refleja la selección natural en Arabidopsis thaliana
J. Grey Monroe, Thanvi Srikant, Pablo Carbonell-Bejerano, Claude Becker, Mariele Lensink, Moisés Exposito-Alonso, Marie Klein, Julia Hildebrandt, Manuela Neumann, Daniel Kliebenstein, Mao-Lun Weng, Eric Imbert, Jon Ågren, Matthew T. Rutter, Charles B. Fenster y Detlef Weigel
Nature (2022). Publicado el 12 de enero.
https://www.nature.com/articles/s41586-021-04269-6
Phys.orgreport
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Genetic Engineering and the Environment publication
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