Un estudio sobre evolución convergente arroja luz sobre cómo surgen nuevos genes
Publicado originalmente por la Universidad de Arkansas el 19 de septiembre de 2024
¿De dónde surgen los nuevos genes? Esta es la pregunta que un equipo de investigadores de ciencias biológicas de la Universidad de Arkansas se propuso responder con un nuevo estudio.
Para ello examinaron la evolución de las proteínas anticongelantes de los peces, una adaptación esencial que les permite sobrevivir en aguas heladas impidiendo la formación de hielo, mediante la unión de sus proteínas anticongelantes a los cristales de hielo.
El equipo investigó estas proteínas en tres linajes de peces no relacionados entre sí y descubrió resultados sorprendentes. Aunque las proteínas de cada linaje son funcional y estructuralmente similares, evolucionaron de forma independiente a partir de fuentes genéticas distintas.
Este fenómeno, conocido como evolución convergente, representa un caso poco frecuente de convergencia en la secuencia de proteínas. Demuestra cómo los mismos rasgos adaptativos -e incluso secuencias proteicas casi idénticas- pueden producirse a través de trayectorias evolutivas completamente distintas.
El estudio ofrece ejemplos concretos de distintos mecanismos evolutivos que pueden dar lugar al nacimiento de nuevos genes. Los hallazgos sugieren que los nuevos genes pueden formarse reutilizando fragmentos de genes ancestrales e incorporando regiones codificantes completamente nuevas (las partes del ADN que codifican proteínas).
Este concepto innovador tiende un puente entre la formación de genes completamente nuevos a partir de regiones no codificantes y el modelo más tradicional en el que pueden surgir nuevas funciones a partir de genes duplicados.
El estudio, titulado «Diverse origins of near-identical antifreeze proteins in unrelated fish lineages provide insights into evolutionary mechanisms of new gene birth and protein sequence convergence», se publicó en Molecular Biology and Evolution.
Entre los coautores figuran Nathan Rives, Vinita Lamba, C-H Christina Cheng y Xuan Zhuang. Los dos primeros autores, Rives y Lamba, son estudiantes de doctorado del laboratorio Zhuang de la Universidad de Arizona, dirigido por el profesor adjunto de Ciencias Biológicas Xuan Zhuang, que supervisó el estudio. Cheng es profesor de la Facultad de Biología Integrativa de la Universidad de Illinois Urbana Champaign.
El trabajo del grupo también introduce un nuevo modelo que avanza en la comprensión de los mecanismos que subyacen a la evolución de nuevos genes: Duplicación-Degeneración-Divergencia. Este modelo explica cómo pueden surgir nuevas funciones génicas a partir de pseudogenes degenerados -antiguos genes funcionales que perdieron su papel original-.
Este modelo también pone de relieve cómo genes aparentemente no funcionales o «basura» pueden evolucionar hasta convertirse en algo totalmente nuevo, un concepto que tiene importantes implicaciones para entender la adaptación en condiciones de estrés ambiental extremo.
En el contexto de la evolución molecular, este trabajo representa un importante paso adelante en la comprensión de cómo nacen y evolucionan los nuevos genes, ofreciendo nuevas perspectivas sobre la innovación funcional -o reciclaje génico- y la adaptación.
Más información: Nathan Rives et al, Diverse Origins of Near-Identical Antifreeze Proteins in Unrelated Fish Lineages Provide Insights Into Evolutionary Mechanisms of New Gene Birth and Protein Sequence Convergence, Molecular Biology and Evolution (2024). DOI: 10.1093/molbev/msae182
Información de la revista: Molecular Biology and Evolution
Proporcionado por la University of Arkansas
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