Soportando los embates

A principios de los años 1940 Conrad H. Waddington propuso su famosa teoría de la canalización, con la que buscaba explicar la discrepancia entre la variación a la que están expuestos los seres vivos, y la variación fenotípica observada en las poblaciones naturales. Aunque tuvo algún éxito, principalmente en la biología del desarrollo, la falta de mecanismos moleculares que explicaran el fenómeno limitaron su aplicabilidad. Fue hasta finales de los años 1990 que se logró describir el primer mecanismo molecular generando un renacimiento en el interés sobre este fenómeno, interés que continúa hasta la fecha con la descripción de un nuevo mecanismo.

El problema que Waddington intentaba explicar, es cómo las células logran mantener ciertas características fenotípicas de manera relativamente estable, aún cuando están sujetas a una gran variedad de condiciones ambientales y variación genética; a este fenómeno se le conoce como robustez fenotípica (RF), y Waddington utilizó una metáfora para explicar su idea de canalización: en ella uno se puede imaginar una colina con valles a lo largo de su pendiente; si uno lanza una canica (que representa una célula) desde lo alto de la colina, es muy difícil predecir su trayectoria exacta, pero seguramente se canalizará a través de los valles hasta llegar a la parte más baja de la colina.

La metáfora del paisaje epigenético usada por Waddington para explicar su idea de canalización.

En términos más específicos, los seres vivos requieren, para mantener su integridad y viabilidad, de algún mecanismo que amortigüe o canalice la variación ambiental y genética a la que están sujetos. Esta canalización puede ocurrir a muchos niveles y uno de ellos es la regulación de la expresión genética.

Los enhancers son secuencias de ADN que, cuando se encuentran en la proximidad de algún gen, aumentan la expresión del mismo. Muchas veces un gen se encuentra regulado por más de uno de estos elementos como es el caso de shavenbaby, un gen de la mosca de la fruta que regula la formación de tricomas en el embrión del insecto. Desde hace algún tiempo se conocen tres enhancers encargados de su regulación; sin embargo, un grupo de científicos descubrió otros dos que, aparentemente, son funcionalmente redundantes, ya que su patrón de expresión se superpone con el de los otros tres, y las moscas que no poseen los enhancers recién descubiertos, muestran un desarrollo normal en sus tricomas bajo condiciones estándar.

Esto podría ser el fin de la historia, pero los científicos decidieron probar el papel de estos nuevos enhancers bajo condiciones ambientales diferentes, y encontraron que en temperaturas extremas (altas y bajas), las moscas que carecen de ellos no desarrollan tricomas en sus embriones, y que el desarrollo normal puede ser restablecido si se insertan artificialmente estos elementos; lo que significa que los enhancers descubiertos no son redundantes, sino que tienen una función independiente amortiguando la variación ambiental y confiriendo robustez al desarrollo embrionario.

Este estudio describe un nuevo mecanismo de canalización, la relevancia del cual estriba en que se han descrito sistemas aparentemente redundantes para muchísimos organismos. Estos sistemas son difíciles de explicar evolutivamente, pues uno esperaría que los mecanismos superfluos sean eliminados progresivamente de las poblaciones, y aunque muchas veces se ha logrado demostrar que existe especialización dentro de estos sistemas, y que no son realmente redundantes, en otras ocasiones la duda persiste. La investigación descrita aquí saca a la luz una nueva forma de explicar estas observaciones, y aunque queda por demostrar la prevalencia de esta forma de canalización en otros organismos, tiene el potencial de lograr una reinterpretación que las haga completamente coherentes con la teoría evolutiva.

Referencias:

• Frankel et al. "Phenotypic robustness conferred by apparently redundant transcriptional enhancers" (2010). Nature advance online publication, doi:10.1038/nature09158.