El gran error de Darwin y del darwinismo: no existe la célula original

El año que viene es el año de Darwin. Se cumple el 150 aniversario de la publicación de su libro «Sobre el origen de las especies por medio de la selección natural» («On the Origin of Species by Means of natural Selection or the Preservation of Favored Races in the Struggle for Life»). También se celebra el 200 aniversario de su nacimiento.

La teoría de la evolución es un hecho científicamente probado. Ha sido demostrada tanto en laboratorio (condiciones controladas) como en la Naturaleza. Los avances en genética molecular han sido fundamentales para ello. Sin embargo, la teoría de la evolución requiere ciertas hipótesis que como tales han de ser verificadas experimentalmente. La hipótesis de Darwin de que todas las formas de vida son descendientes de un única célula ancestral ha de ser verificada experimentalmente. Shi V. Liu, en «A Fundamentally New Perspective on the Origin and Evolution of Life,» ArXiv preprint, 21 Nov 2008 , aceptado para publicación en PNAS, nos indica que existen evidencias fuertes que sugieren que esta hipótesis es incorrecta.

La evidencia experimental apunta a que toda una serie de diferentes células primitivas se originaron a partir de formas de vida no celular. Estas diferentes células evolucionaron de forma independiente, siguiendo las mismas «leyes» evolutivas darwinistas, aunque también interactuaron entre sí. Esta nueva hipótesis permite entender la ausencia de ciertos eslabones perdidos en la historia de la evolución de las primeras formas de vida puestos en evidencia gracias a los análisis genéticos. Hay varias líneas filogenéticas que no parece que convergan entre sí.

Esta idea no es nueva. Si la evolución de las primeras formas de vida está controlada por mecanismos físico-químicos, cómo podemos entender que sólo se desarrollara una única forma de vida celular ascentral. Lo razonable es que se formaran múltiples formas de vida primigenia en competición.

El artículo se lee fácil, aunque desafortunadamente adolece de pruebas feacientes y no dice mucho más de lo que aquí he resumido.

La foto es una portada de National Geographic relativa a un artículo que comparaba darwinismo y neodarwinismo. La pena que un titular de portada «¿Estaba Darwin equivocado?» puede inducir a que muchos ojeadores de quiosco, que no leen más que las portadas, se vean inducidos a pensar que es un artículo reivindicando ideas creacionistas. Craso error inducido por el editor de la revista. ¿O quizás el editor ha buscado la polémica para vender más ejemplares?

Biología de sistemas en acción: observar 1020 proteínas en tiempo real

La biología de sistemas trata de entender el funcionamiento de la célula viva. Su complejidad es terrible. Se estima que el genoma humano tiene unos 25000 genes codificadores de proteínas. En cualquiera de nuestras células, ahora mismo, están expresadas miles de genes y otras tantas proteínas están actuando cual instrumentos de una orquesta bien afinada. También hay cientos de metabolitos y miles de ácidos nucleicos (ARN no codificantes).

Para entender un sistema bioquímico tan complejo como la célula hay que verlo en acción. Las técnicas de análisis bottom-up (de lo simple a lo complejo) difícilmente pueden «ver» las complejas interacciones del sistema en su conjunto. Se requieren técnicas que nos permitan ver «en tiempo real» el funcionamiento simultáneo de las decenas de miles de moléculas responsables del correcto funcionamiento celular. ¿Es una utopía? No, ni mucho menos. Los avances en biología de sistemas son increíbles, como nos informa Jocelyn Kaiser, «Cast of 1000 Proteins Shines in Movies of Cancer Cells,» Science 322: 1176-1177, 21 November 2008 . Biólogos de sistemas liderados por Uri Alon del Weizmann Institute of Science, en Rehovot, Israel, han logrado visualizar unas 1000 proteínas humanas en acción simultánea en una célula cancerígena gracias a las técnicas de marcadores fluorescentes (Nobel de Química este año): A.A. Cohen et al. «Dynamic Proteomics of Individual Cancer Cells in Response to a Drug,» Science, Published Online November 20, 2008 . 

El grupo de Alon infectó células de cáncer de pulmón con retrovirus que contenían en su ADN genes de proteínas fluorescentes. Estos virus introdujeron su ADN aleatoriamente en el de las células marcando muchas proteínas de forma fluorescente. Los investigadores aislaron dichas proteínas e identificaron 1020 proteínas marcadas. Decidieron estudiar cómo afectan medicinas anticancerígenas a estas células. Gracias a un microscopio con una cámara de video pudieron estudiar la fluorescencia en una colonia de 12 células durante 48 horas y su reacción a diferentes fármacos. Todo un logro que pasará a la historia de la biología de sistemas.

Desde un punto de vista práctico, el logro les ha permitido identificador dos proteínas que diferencian a las células que sobreviven al tratamiento farmacológico de las que perecen, lo que sugiere nuevas estrategias terapéuticas contra este tipo de cáncer.

¿Para cuándo se podrán las, digamos, 10000 proteínas en acción simultánea en una sola célula? Al ritmo actual de avances científicos en biología, posiblemente en menos de un lustro.

Para qué sirve el ADN basura y por qué las células fabrican ARN a partir de él

Sólo del 1-2% del ADN humano produce ARN que codifica proteínas. El resto era calificado como ADN «basura» (junk), ¿sirve para algo? Anna Petherick trata de contestar a las preguntas del título en Nature News, Nature 454, 1042-1045 ( 2008 ), published online 27 August 2008 .

En el cromosoma humano 12 se encuentra un trozo de ADN llamado HOTAIR (HOX antisense intergenic RNA), que no codifica ninguna proteína, luego no corresponde a un gen, aunque sí produce una molécula de ARN de unos 2.200 nucleótidos, llamada STAR por su descubridor, que afecta a ciertos genes del cromosoma humano 2 relacionados con el crecimiento de células de la piel. HOTAIR fue descubierto por John Rinn, quien lo califica como una «joya en el mar de los ARN largos.» Esta gran molécula de ARN no codificante es similar a Xist, el ejemplo más famoso de ARN largo no codificante, descubierto en 1991, que tiene 17.000 nucleótidos.

Hace sólo una década el ARN era considerado un mero intermediario entre el ADN y la maquinaria molecular de fabricación de proteínas, sin embargo, hoy las cosas han cambiado. Thomas Gingeras en 2005 demostró que en algunas células el 80% del ADN produce moléculas de ARN. En 2008, se ha demostrado que el 74% del genoma de la levadura de la cerveza (Saccharomyces cerevisiae) y el 90% de la levadura Schizosaccharomyces pombe producen ARN no codificante. ¿Para qué sirven todos estos «genes de ARN»? Actualmente no se sabe para qué sirven, ni siquiera se sabe si todos sirven para algo o sólo algunos. En especial, la polémica está servida para los trozos grandes de ARN no codificantes, algunos de más de 10.000 nucleótidos. De hecho, hay investigadores que creen que son «errores» que han permanecido en el genoma durante la evolución.

¿Cómo se puden saber para qué sirven? Lo más fácil es alterar genéticamente el ADN y ver qué pasa. Por ejemplo, en ratones, Jürgen Brosius de la University of Münster, Alemania, ha eliminado 150 nucléotidos que gneran ARN no codificantes en neuronas de ratones. Como resultado, aparentemente, nada ha pasado. Eso sí, el comportamiento de los animales parece «ligeramente» alterado en ciertos test de inteligencia. pero los cambios son muy sutiles para poder asociarlos completamente a dicha alteración genética.

Los investigadores que creen que estas cadenas largas de ARN no sirven para nada ponen siempre como ejemplo ciertos estudios de levaduras que muestran que muchas cadenas largas de ARN son rápidamente destruidas por el exosoma nuclear, un complejo protéico que degrada el ARN. En dicho caso, es difícil suponer que tienen alguna función específica. Gingeras contesta a dichos investigadores que dos tercios de los ARN largos portan una etiqueta molecular que hace que sean rápidamente degradados, pero el tercio restante no la porta, al menos que se sepa, luego puede tener algún tipo de función específica.

La cuestión está abierta actualmente. Futuros estudios decidirá si los ARN largos forman parte del transcriptoma, las redes de señalización celular que determinan cuándo se debe expresar o reprimir la producción de genes, o por el contrario son en su mayoría meros «errores» de transcripción que se han propagado gracias a la evolución.