Los primeros cromosomas descifrados de una planta revelan un enorme dinamismo

Arabidopsis thaliana, una mala hierba de nulo interés económico, es a los biólogos vegetales lo que la mosca de la fruta es a los genetistas animales: un sistema modelo que permite hacer genética a toda velocidad, gracias al pequeño tamaño de su genoma y a que se reproduce como lo que es, una mala hierba. Un consorcio de 267 científicos europeos y estadounidenses ha logrado descifrar por completo dos de sus cinco cromosomas. La primera sorpresa: el genoma de Arabidopsis se parece menos a un reposado banco de datos que a una estación del metro en hora punta.

Los genes de Arabidopsis, solos o en compañía de otros, se duplican y saltan de un sitio a otro con una soltura extraordinaria, al menos en comparación con los parsimoniosos ritmos y prolongadas pausas que se le suponen a la evolución biológica. Por ejemplo, en el cromosoma 2 hay 239 genes o grupos de genes que han sacado una copia de sí mismos y se han insertado al lado de la copia original.Además, un buen trozo de cromosoma 2, que mide 2,5 millones de bases (una base es la letra o unidad básica del ADN) se ha duplicado y ha saltado al cromosoma 4, distribuida en varios bloques. Y, para colmo, una fila de 37 genes del cromosoma 4 ha colonizado también el cromosoma 5. El gráfico adjunto da una idea más completa de este trasiego.

Naturalmente, estos movimientos han ocurrido a lo largo de la historia evolutiva de Arabidopsis, pero muchas de las duplicaciones y saltos detectados son muy recientes. Los científicos pueden saber esto porque el original y la copia no han tenido tiempo de acumular cambios cada uno por su cuenta, y por tanto las dos copias son todavía idénticas, o casi idénticas.

La movilidad de esta mala hierba incluye un caso especial. La gran mayoría de los genes de cualquier planta o animal están en los cromosomas del núcleo de sus células. Pero unos pocos genes se hallan en unos pequeños orgánulos exteriores al núcleo, llamados mitocondrias, que son las factorías energéticas de la célula. Pues bien, un fragmento de ADN que contiene el 75% de los genes mitocondriales de Arabidopsis se ha duplicado y ha saltado al cromosoma 2 del núcleo. Este salto ha sido muy reciente en la evolución, ya que la copia mitocondrial y la cromosómica son prácticamente idénticas.

Si este tipo de saltos entre la mitocondria y el núcleo resulta ser un fenómeno generalizado en los seres vivos, puede ser necesario revisar la utilidad de una técnica muy usada por los biólogos evolutivos, e incluso por las brigadas policiales: la construcción de árboles genealógicos basados en el ADN mitocondrial.

Línea femenina

Esa técnica se basa en lo siguiente: en la fecundación, sólo el óvulo aporta mitocondrias. Por tanto, analizar el ADN mitocondrial es una forma de reconstruir la historia de una especie (o de una familia) sólo a través de su línea femenina. Es obvio, sin embargo, que si el ADN mitocondrial se mueve a menudo entre la mitocondria y el núcleo, toda la teoría anterior se iría al traste.

Las sorpresas no acaban ahí. Arabidopsis -ahora se puede estimar con precisión- tiene 25.000 genes, lo que no está nada mal para una mala hierba: son más o menos una cuarta parte de los que tiene un ser humano. Y, curiosamente, son unos 10.000 genes más que los que tiene la mosca de la fruta, pese a que la mosca tiene que desarrollar un cerebro y un complejo sistema nervioso, entre otras muchas cosas que ninguna planta necesita.

El trabajo, que se presenta hoy en dos comunicaciones de la revista técnica Nature, ha sido dirigido por Michael Bevan, del centro John Innes de Norwich (Reino Unido), uno de los mayores institutos de biología vegetal del mundo, y por Craig Venter, del Instituto para la Investigación Genómica de Rockville (EE UU). La contribución europea ha sido muy importante, y ha implicado a 40 laboratorios de 10 países, incluidos dos equipos españoles: el de Manuel Pérez Alonso, del departamento de Genética de la Universidad de Valencia, y el de Père Puigdomenech, del Instituto de Biología Molecular del CSIC en Barcelona.

Pérez Alonso explicaba ayer que el 60% de los genes de Arabidopsis son parecidos a genes de otras especies (plantas, animales o bacterias) y cabe esperar, por tanto, que cumplan funciones conocidas. Algunos de estos genes de la planta existen en humanos. Un popular ejemplo es el gen BRCA-2, uno de los principales causantes del cáncer de mama. "Pero quizá los genes más interesantes son el otro 40% que no se parecen a ningún otro gen conocido", señala Pérez Alonso. "Muchos de ellos pueden representar funciones específicas de las plantas, y serán de un gran interés".

Este científico afirma que el éxito europeo en este proyecto se debe en parte a que la UE ha definido con precisión las especies cuyos proyectos genoma está dispuesta a financiar. En España, el último plan de I+D ha reservado unos 1.000 millones de pesetas para la genómica, pero el Gobierno ha evitado enumerar las especies prioritarias, lo que, según Pérez Alonso, supone una verdadera traba para que los laboratorios puedan planificar sus proyectos racionalmente.