Un solo gen que muta muy deprisa explica el origen de algunas especies

La especiación, o creación de nuevas especies a partir de las ya existentes, es el principal proceso que ha sustanciado la evolución de la vida sobre la Tierra, pero 139 años después de la publicación de El origen de las especies, la obra fundamental de Darwin que estableció las bases de la biología moderna, sigue sin estar muy claro cómo funciona. Chung-I Wu y sus colegas de la Universidad de Chicago (Illinois, EE UU) han descubierto ahora que, sorprendentemente, un solo gen que muta muy deprisa explica por sí mismo el origen de algunas especies de moscas. El mecanismo puede ser válido también para muchos otros animales.Si todos los miembros de una especie se intercambian genes mediante la actividad sexual, aunque sea indirecta y esporádicamente, no hay manera de que un grupo de individuos se acabe distinguiendo del resto lo suficiente como para formar una nueva clase. Por eso, el aislamiento reproductivo constituye el paso previo y crucial en cualquier proceso de especiación.

De hecho, la definición más aceptada de especie utiliza precisamente ese criterio. Dos grupos de organismos, por muy parecidos que sean a simple vista, constituyen dos especies distintas si son incapaces de tener hijos fértiles al cruzarse entre sí. Los caballos y los burros pueden aparearse y procrear, pero los mulos resultantes son por completo estériles. Luego los caballos y los burros son especies distintas. No pueden intercambiarse genes: están aislados reproductivamente.

Moscas como burros

Varias especies de moscas del género Drosophila se parecen en eso a los caballos y los burros: son muy similares entre sí -indistinguibles, en realidad- y pueden aparearse una con otra, pero sus hijos son estériles. ¿Por qué? El grupo de Chung-I Wu ha encontrado la respuesta, y la ha publicado en el último número de Science (20 de noviembre).

La vigorosa genética de Drosophila permite, en un plazo razonable, construir moscas que llevan casi todo el ADN de una especie (por ejemplo, Drosophila simulans) y sólo un trocito, tan pequeño como se quiera, de otra (por ejemplo, Drosophila mauritiana). Después, ese monstruo híbrido se aparea con una simulans normal y se ve si los hijos de ese cruce son fértiles o estériles. Si son estériles, el culpable debe ser necesariamente el trocito de material genético de mauritiana.

Siguiendo esa lógica elemental, aunque de laboriosa factura, Chung-I Wu ha identificado al sospechoso con implacable precisión. Se trata de un único gen denominado Odysseus (así llaman los anglosajones al legendario Ulises). Una Drosophila simulans que lleve el gen Odysseus de mauritiana, en lugar del suyo, queda aislada reproductivamente de sus antiguas compañeras de especie.

Que un proceso tan esencial para el origen de las especies como el aislamiento reproductivo dependa de un único gen supone una sorpresa mayúscula. Se pensaba hasta ahora que la especiación requería transformaciones más espectaculares: por ejemplo, que un grupo escindido de individuos permaneciera durante millones de años en completo aislamiento, tal vez debido a una barrera física infranqueable. En esa situación, la acumulación de gran número de mutaciones en muchos genes acabaría haciendo a los escindidos incompatibles con sus antiguos compañeros de especie. Después, cuando la barrera física desapareciera y los dos grupos se volvieran a mezclar, los híbridos ya serían estériles.

Otra teoría dominante implica la aparición de aberraciones cromosómicas. Si uno o dos cromosomas se rompen, se barajan y se vuelven a pegar en un orden distinto, el contenido genético final suele ser idéntico al original. Pero cuando un individuo barajado se aparea con uno normal, el hijo suele ser estéril porque sus cromosomas paternos no pueden alinearse correctamente con los maternos. Esa alineación es básica para la meiosis, el proceso que crea las células sexuales.

Pero ahora resulta que un solo gen puede provocar un proceso de especiación. ¿Cómo es posible ese prodigio? La mala noticia es que todavía no se sabe exactamente cómo. La buena es que ya se sabe por qué y cuándo. El cuadro resultante es misterioso y extraño, lo que promete una avalancha de nuevos experimentos clarificadores en los próximos meses.

Odysseus pertenece a una nobilísima familia: la de los llamados genes homeóticos (las razones de ese nombre son interesantes, pero no vienen a cuento en este momento). Estos genes, o las proteínas que fabrican, son responsables de una increíble cantidad de procesos fundamentales para el desarrollo de todos los seres vivos.

Humanos y gusanos

Los genes homeóticos suelen cambiar muy lentamente. Por ejemplo, la parte esencial de la proteína Odysseus, que existe en todos los animales sobre la Tierra, tiene 60 unidades (aminoácidos) colocadas en un orden preciso. De ellas, 53 son idénticas en los humanos y en los gusanos. Ello quiere decir que el núcleo de Odysseus sólo ha cambiado un 12% en los 700 millones de años que los humanos y los gusanos llevan evolucionando por separado: un cambio de unidad cada 100 millones de años no es lo que se dice un ritmo trepidante.Pero, en tiempos muy recientes, Odysseus ha pegado un escalofriante acelerón en las moscas. El núcleo de la proteína presenta nada menos que 15 unidades diferentes entre mauritiana y simulans, dos especies virtualmente indistinguibles a simple vista, y que se separaron hace sólo medio millón de años.

Poniendo junto todo lo anterior, es evidente que ese acelerón en un único gen ha provocado el origen de varias especies. Charles Darwin, a buen seguro, hubiera saltado de alegría de haber sabido lo fácil que le resulta a la genética poner en marcha el principal motor de la evolución.