Segurament, empatitzareu una mica amb els meus estudiants aquesta setmana, perquè algun moment, quan estàveu estudiant, vàreu tenir un professor que un dia a classe us va explicar alguna cosa que us va trencar els esquemes i us va fer replantejar idees que pensàveu que teníeu ben establertes. Aquesta ha sigut la situació amb els meus alumnes quan hem arribat a una de les parts més complexes i divertides de la genètica molecular, els elements genètics mòbils o transposons. Tenim la idea que els gens es troben al nostre DNA com les perles d'un collar, i assumim que cada perla és un gen i hi ha un fil de DNA que les manté afilerades i en posició. Totes en ordre... Però això no és així! Sabem que hi ha fragments de DNA que salten, es retallen i s'insereixen, com si tinguéssim perles saltimbanquis, que van canviant de posició. Quan dius als alumnes que aquests salts i canvis poden estar ocorrent ara mateix dins de qualsevol cèl·lula del seu cos, em miren amb cara intrigada. Però quan, a més, els dius que només el 2% del genoma correspon a gens que codifiquen per proteïnes, i que, per contra, el 60% del nostre genoma són seqüències invasores que van arribar al nostre genoma, i que totes aquestes seqüències són elements mòbils, que són les que poden saltar i canviar de posició, llavors la intriga es torna desconcert.

Imagineu que teniu un gran edifici, que només el 2% està ocupat per gent amb una funció establerta i coneguda, i hi ha un 60% dels espais que està "okupat" i que aquests inquilins que han vingut de fora poden anar canviant de posició. La primera pregunta que apareix al xat amb els alumnes és "Per què?", "Quina funció fan aquests elements que ens han envaït el genoma?", "Com és que no els hem "eliminat" del genoma, sinó ben al contrari, van incrementant en nombre?". Els humans comprenem bé la necessitat i la funcionalitat, però ens costa comprendre la serendipitat, l'atzar i la selecció natural subòptima. De vegades, no cal que un element sigui necessari, només fa falta que no faci gaire mal, i que perduri suficient temps fins que pugui adquirir una nova funció.

Això és el que passa amb molts dels elements mòbils, aquesta capacitat de dinamitzar el DNA, incrementant variabilitat genètica, canviant l'ordre de les perles, i aportant nou material "verge" que pot arribar a adquirir noves funcions és el que explica que aquesta "invasió" hagi perdurat i, fins i tot, que sigui tan generalitzada, que tots els organismes tinguem hostes invasors en major o menor nombre. Us posaré un exemple que comprendreu. S'ha posat de moda fer bricolatge, i també l' scrapbooking i treballs manuals enganxant, pintant, i usant diferents tipus de materials. Com més materials diferents i variats tenim de partida, més inspiració per fer objectes diferents i imaginatius. Doncs el mateix passa amb el genoma, la selecció natural actua sobre el DNA funcional i necessari, però també sobre nou material genètic, que pot adquirir noves funcions.

I això és el que ha passat amb gens que ara tenen funció neurològica molt rellevant. He tingut el plaer i repte intel·lectual de participar en una col·laboració amb altres grups de la UB i d'altres institucions de recerca per tal de trobar la funció d'una sèrie de gens, els gens BEX/TCAL, que es troben agrupats en el cromosoma X (el cromosoma del qual les femelles de mamífer en tenim dos, i els mascles només un perquè l'aparellen amb el cromosoma Y). L'anàlisi d'aquests gens misteriosos va mostrar que no s'assemblen a cap altre gen del genoma, sinó que clarament s'han originat en un tipus de transposó. Una de les maneres d'analitzar si aquests gens són importants i quina funció fan és estudiar-los en un animal model, com ara el ratolí, per exemple, trencant i anul·lant el gen amb la tècnica CRISPR, que és com un bisturí molecular amb GPS. De forma inesperada però intrigant, hem demostrat que els ratolins als quals els manca un d'aquests gens, BEX3, es tornen asocials i desenvolupen un comportament autístic, i aquest gen podria intervenir també en alguns trets de l'espectre autístic a humans. I això és així, perquè aquests gens que inicialment pertanyien a elements mòbils que ens van envair a l'inici del llinatge dels mamífers, els hem domesticat i ara ja formen part de nosaltres: han adquirit funcions neurològiques de novo, sense les quals no podem passar! Imagineu quin potencial inesperat!

Una de les conclusions d'aquest treball és que segurament els mamífers som força diferents de la resta de vertebrats en part perquè als inicis vam ser objecte d'una invasió massiva de transposons. Molts d'aquests elements invasors encara es mouen dins del nostre DNA, però molts d'altres han sigut domesticats. Algunes de les funcions capturades i adaptades de transposons són els enzims RAG1/RAG2, recombinases absolutament crucials per a la formació d'anticossos i immunoglobulines. Sense aquests gens domesticats no podríem defensar-nos de les infeccions.

I molt curiosament, he guardat per al final una funció adquirida de retrovirus, una proteïna essencial per formar la placenta, i que ens permet guardar, protegir i nodrir els nostres embrions dins del nostre interior. Els retrovirus quan infecten una cèl·lula hoste, insereixen el seu genoma de forma permanent. Entre les proteïnes que codifiquen, hi ha les proteïnes de l'embolcall, que confereixen als virus la capacitat d'infectar nous hostes. Aquestes proteïnes permeten l'apropament de les membranes de la partícula vírica i la cèl·lula hoste i en propicien la fusió. Són proteïnes fusogèniques, com ara les sincitines, proteïnes produïdes per retrovirus endògens domesticats, que només s'expressen a la placenta i permeten a l'embrió incipient fusionar les seves cèl·lules amb les de la paret uterina de la mare. Sense aquests retrovirus que ens van envair ancestralment, no podríem haver desenvolupat la placenta i no seríem animals vivípars. De fet, no som els únics animals placentaris. Per exemple, hi ha uns llangardaixos que també són vivípars i desenvolupen un òrgan similar a la placenta, que permeten als embrions de llangardaix de l'espècie Mabuya nodrir-se i créixer dins del ventre de la mare llangardaix. Evidentment, aquests llangardaixos desenvolupen una placenta perquè durant l'evolució del seu llinatge també van capturar un gen de sincitina d'un retrovirus endogen domesticat. Sembla obvi que aquest recurs de trobar-li un nou ús al material d'scrapbooking que ens regalen els elements genètics mòbils és un mecanisme d'innovació molt estès en tots els organismes vius per a generar noves funcions.

Hostes vingueren... que a conviure aprengueren!