En busca de la variación I/II

"Nadie supone que todos los individuos de la misma especie estén fundidos absolutamente en el mismo molde. Estas diferencias individuales son de la mayor importancia para nosotros, porque frecuentemente, como es muy conocido de todo el mundo, son hereditarias, y aportan así materiales para que la selección natural actúe sobre ellas y las acumule, de la misma manera que el hombre acumula en una dirección dada las diferencias individuales de sus producciones domésticas."

Chales Darwin

Darwin se dio cuenta desde el principio que la existencia de variación genética -es decir heredable- es fundamental para la evolución de una población, ya que dicha variación sirve de sustrato para selección natural. En la actualidad, el conocimiento de la variación genética de una especie sirve principalmente para identificar genes relacionados con características de interés tales como la predisposición o resistencia a enfermedades, o la productividad de un cultivo. Con ayuda de nuevas tecnologías, grupos independientes caracterizaron, con una profundidad sin precedentes, la variación genética en los seres humanos y el maíz.

Secuenciar el primer genoma humano costó miles de millones de dólares y casi 20 años, pero nuevas tecnologías y métodos computacionales permiten usar dicho genoma como referencia en la obtención y ensamblado de nuevos genomas. En 2008 se formó el consorcio para el proyecto de los 1000 genomas, que concluyó su primera fase con la publicación de cerca de 700 genomas provenientes de cuatro poblaciones humanas, además de 6 genomas para los que se conoce la relación entre los individuos donantes. De manera paralela, un grupo chino utilizó el genoma de referencia existente de maíz para secuenciar 6 variedades de las cuales se conocen sus relaciones parentales y que son económicamente importantes.

Cobertura de los genomas secuenciados por el proyecto de los 1000 genomas.

La cantidad de datos aportada por ambos trabajos es enorme y ni siquiera en las publicaciones científicas especializadas se analiza toda la información. Se identificaron cerca de 15 millones de sitios variables en el genoma humano y más de 1 millón para el maíz, además de cientos de miles de diferencias denominadas indeles, que son pequeños fragmentos del genoma que faltan en algunos individuos y están presentes en otros.

Con toda esta información es posible estudiar procesos fundamentales de la biología; por ejemplo, se determinó que cada persona tiene entre 250-300 mutaciones de pérdida de función, y entre 50-100 mutaciones previamente relacionadas a enfermedades. También se encontró que genes relacionados a la defensa contra patógenos, suelen perderse y ganarse en el genoma del maíz; por otro lado, se encontró que el vigor híbrido (heterosis), que todo agricultor conoce y se refiere a que ciertas cruzas entre dos líneas de plantas suelen ser más productivas que cualquiera de los padres, está relacionado con la variación en la presencia/ausencia de ciertos genes en diferentes líneas.

En el aspecto evolutivo, la mayor parte de la variación genética humana, es consistente con la teoría neutral de la evolución excepto en regiones cercanas a genes; además, se descubrió que la selección natural en los seres humanos ha actuado principalmente sobre la variación existente y no sobre nuevas mutaciones que hayan aparecido recientemente. En el caso del maíz, que ha sido sometido a selección artificial, se confirmó que genes relacionados a la domesticación por el ser humano tienen menor diversidad.

Los datos reportados también tienen aplicaciones prácticas que serán abordadas en la segunda parte.

Referencias:

• Lai et al. “Genome-wide patterns of genetic variation among elite maize inbred lines”. Nature Genetics Vol. 42, pp. 1027–1030.
• The 1000 Genomes Project Consortium. “A map of human genome variation from population-scale sequencing”. Nature Vol. 467, pp. 1061–1073.