Investigadores descubren por qué los genes duplicados se conservan en los genomas

En un comunicado, ha indicado que el trabajo, publicado en la revista Genome Research, "ha resuelto un dilema que duraba 40 años". El proyecto también ha contado con la colaboración de la Universitat de València y la Universidad de Dublín.

Los investigadores del Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas han descubierto un mecanismo que explica el proceso por el que los genes duplicados generan nuevas funciones en los individuos.

Desde la UPV señalan que la duplicación génica conlleva el origen de nuevo material genético y que los genes 'hermanos' que resultan de este fenómeno pueden sobrevivir durante largos periodos evolutivos y permiten que los organismos toleren mutaciones desestabilizadoras.

MECANISMO PARA AUMENTAR TOLERANCIA A MUTACIONES

Los investigadores han podido identificar y describir un mecanismo, al que han llamado 'robustez mutacional', que permite incrementar la tolerancia de genes duplicados a las mutaciones.

Mediante la experimentación con levaduras, han observado que esa 'robustez mutacional' permite a las levaduras adaptarse a nuevas condiciones de estrés, de lo que han deducido que ese mecanismo sea posiblemente el responsable de la persistencia de genes duplicados en los genomas.

El investigador del CSIC, Mario A. Fares, ha explicado que "a pesar de su aparente redundancia, genes duplicados que emergieron hace más de 100 millones de años pueden todavía encontrarse en los genomas de organismos actuales, como las levaduras".

Para encontrar el mecanismo responsable de la persistencia de genes duplicados, han trabajado con la levadura Saccharomyces cerevisiae bajo condiciones que permitían la fijación de mutaciones desestabilizadoras en el genoma y reducían así la efectividad de la selección natural. "Es como si hubiésemos simulado en el laboratorio en un breve lapso de tiempo los procesos que se dan a lo largo de la evolución de una especie", ha explicado Fares.

Mediante la re-secuenciación de 28 genomas de levaduras 'evolucionadas', comprueban que los genes duplicados son más tolerantes a mutaciones desestabilizadoras que los no duplicados.

Según el investigador del CSIC, con este sencillo experimento han "revelado la persistencia de la plasticidad evolutiva de genes que se duplicaron hace más de 100 millones de años", a lo que agrega que "su potencial para generar adaptaciones está todavía por explorar".

FENÓMENO FRECUENTE EN LEVADURAS, PLANTAS Y ANIMALES

La duplicación génica es un fenómeno frecuente en organismos eucariotas, que incluyen levaduras, plantas y animales. Fares ha explicado que "entender cómo la evolución genera nuevas funciones es difícil porque los distintos pasos evolutivos no pueden observarse mientras ocurren puesto que acontecen durante millones de años".

Además, ha indicado que "la selección natural es un proceso que mantiene cosas esenciales en la célula y elimina genes del genoma que son redundantes".

Según Fares, el mecanismo capaz de resolver el conflicto funcional entre genes hermanos y su aparente inestabilidad evolutiva "había sido un misterio durante décadas", pero al reproducir en laboratorio condiciones parecidas a las de la evolución se podrán "estudiar otros mecanismos biológicos fundamentales en investigaciones futuras".