Seguramente, empatizaréis un poco con mis estudiantes esta semana, porque algún momento, cuando estabais estudiando, tuvisteis un profesor que un día en clase os explicó algo que os rompió los esquemas y os hizo replantear ideas que pensabais que teníais bien establecidas. Esta ha sido la situación con mis alumnos cuando hemos llegado a una de las partes más complejas y divertidas de la genética molecular, los elementos genéticos móviles o transposones. Tenemos la idea de que los genes se encuentran en nuestro DNA como las perlas de un collar, y asumimos que cada perla es un gen y hay un hilo de DNA que las mantiene alineadas y en posición. Todas en orden... ¡Pero eso no es así! Sabemos que hay fragmentos de DNA que saltan, se recortan y se insertan, como si tuviéramos perlas saltimbanquis, que van cambiando de posición. Cuando dices a los alumnos que estos saltos y cambios pueden estar ocurriendo ahora mismo dentro de cualquier célula de su cuerpo, me miran con cara intrigada. Pero cuando, además, les dices que sólo el 2% del genoma corresponde a genes que codifican por proteínas, y que, por el contrario, el 60% de nuestro genoma son secuencias invasoras que llegaron a nuestro genoma, y que todas estas secuencias son elementos móviles, que son los que pueden saltar y cambiar de posición, entonces la intriga se vuelve desconcierto.

Imaginad que tenéis un gran edificio, que sólo el 2% está ocupado por gente con una función establecida y conocida, y hay un 60% de los espacios que está "okupado" y que estos inquilinos que han venido de fuera pueden ir cambiando de posición. La primera pregunta que aparece enl chat con los alumnos es "¿Por qué? "¿Qué función hacen estos elementos que nos han invadido el genoma"? "¿Por qué no los hemos "eliminado" del genoma, sino todo lo contrario, van incrementando en número?". Los humanos comprendemos bien la necesidad y la funcionalidad, pero nos cuesta comprender la serendipia, el azar y la selección natural subóptima. A veces, no hace falta que un elemento sea necesario, sólo hace falta que no haga mucho daño, y que perdure suficiente tiempo hasta que pueda adquirir una nueva función.

Eso es el que pasa con muchos de los elementos móviles, esta capacidad de dinamizar el DNA, incrementando variabilidad genética, cambiando el orden de las perlas, y aportando nuevo material "virgen" que puede llegar a adquirir nuevas funciones es lo que explica que esta "invasión" haya perdurado e, incluso, que sea tan generalizada, que todos los organismos tengamos huéspedes invasores en mayor o menor número. Os pondré un ejemplo que comprenderéis. Se ha puesto de moda hacer bricolaje, y también el scrapbooking y trabajos manuales pegando, pintando, y usando diferentes tipos de materiales. Cuantos más materiales diferentes y variados tenemos de partida, más inspiración para hacer objetos diferentes e imaginativos. Pues lo mismo pasa con el genoma, la selección natural actúa sobre el DNA funcional y necesario, pero también sobre nuevo material genético, que puede adquirir nuevas funciones.

Y eso es lo que ha pasado con genes que ahora tienen función neurológica muy relevante. He tenido el placer y reto intelectual de participar en una colaboración con otros grupos de la UB y de otras instituciones de investigación con el fin de encontrar la función de una serie de genes, los genes BEX/TCAL, que se encuentran agrupados en el cromosoma X (cuyo cromosoma las hembras de mamífero tenemos dos, y los machos sólo uno porque lo aparejan con el cromosoma Y). El análisis de estos genes misteriosos mostró que no se parecen a ningún otro gen del genoma, sino que claramente se han originado en un tipo de transposón. Una de las maneras de analizar si estos genes son importantes y qué función hacen es estudiarlos en un animal modelo, como el ratón, por ejemplo, rompiendo y anulando el gen con la técnica CRISPR, que es como un bisturí molecular con GPS. De forma inesperada pero intrigante, hemos demostrado que los ratones a los cuales les falta uno de estos genes, BEX3, se vuelven asociales y desarrollan un comportamiento autístico, y este gen podría intervenir también en algunos rasgos del espectro autístico en humanos. Y eso es así, porque estos genes que inicialmente pertenecían a elementos móviles que nos invadieron al inicio del linaje de los mamíferos, los hemos domesticado y ahora ya forman parte de nosotros: ¡han adquirido funciones neurológicas de novo, sin las cuales no podemos pasar! ¡Imaginad qué potencial inesperado!

Una de las conclusiones de este trabajo es que seguramente los mamíferos somos bastante diferentes del resto de vertebrados en parte porque en los inicios fuimos objeto de una invasión masiva de transposones. Muchos de estos elementos invasores todavía se mueven dentro de nuestro DNA, pero muchos otros han sido domesticados. Algunas de las funciones capturadas y adaptadas de transposones son las enzimas RAG1/RAG2, recombinasas absolutamente cruciales para la formación de anticuerpos e inmunoglobulinas. Sin estos genes domesticados no podríamos defendernos de las infecciones.

Y muy curiosamente, he guardado para el final una función adquirida de retrovirus, una proteína esencial para formar la placenta, y que nos permite guardar, proteger y alimentar nuestros embriones dentro de nuestro interior. Los retrovirus cuando infectan una célula huésped, insertan su genoma de forma permanente. Entre las proteínas que codifican, están las proteínas del envoltorio, que confieren a los virus la capacidad de infectar a nuevos huéspedes. Estas proteínas permiten el acercamiento de las membranas de la partícula vírica y la célula huésped y propician la fusión. Son proteínas fusogénicas, como las sincitinas, proteínas producidas por retrovirus endógenos domesticados, que sólo se expresan en la placenta y permiten al embrión incipiente fusionar sus células con las de la pared uterina de la madre. Sin estos retrovirus que nos invadieron ancestralmente, no podríamos haber desarrollado la placenta y no seríamos animales vivíparos. De hecho, no somos los únicos animales placentarios. Por ejemplo, hay unos lagartos que también son vivíparos y desarrollan un órgano similar a la placenta, que permiten en los embriones de lagarto de la especie Mabuya nutrirse y crecer dentro del vientre de la madre lagarto. Evidentemente, estos lagartos desarrollan una placenta porque durante la evolución de su linaje también capturaron un gen de sincitina de un retrovirus endógeno domesticado. Parece obvio que este recurso de encontrarle un nuevo uso al material de scrapbooking que nos regalan los elementos genéticos móviles es un mecanismo de innovación muy extendido en todos los organismos vivos para generar nuevas funciones.

Huéspedes vinieron... ¡que a convivir aprendieron!