Avui viatgem fins a San Francisco, al Novembre de 2004. A un dels laboratoris de la University of California, la Katherine Pollard i el seu supervisor David Haussler miraven enmig d'un tens silenci el monitor de l'ordinador. El programa escrit per la jove investigadora acabava de llençar els resultats a la pantalla després de mesos programant i polint el codi. El resultat eren lletres, un grapat de As, Cs, Ts i Gs formant seqüències, una sota l'altra. Feia temps que aquelles seqüències tenien nom, havien decidit que les anomenarien HAR, acrònim de Human Accelerated Region. I la primera del rànquing, com no podia ser d'una altra manera, es diria HAR-1. La Katherine va seleccionar-la i va llençar una cerca al buscador de la U.C. Santa Cruz, que va començar a recopilar informació de bases de dades públiques relacionada amb aquella preuada seqüència. En pocs segons van tindre davant els ulls el resultat de la cerca. I en veure'l tots dos van exclamar: increïble.
Feia un any que la Katherine s'havia incorporat a un grup de recerca internacional que treballava amb el genoma del ximpanzé. Com a Bioestadística estava molt interessada en indagar sobre els orígens de l'espècie humana, i poder treballar amb la seqüència dels nostres simiescs parents suposava una oportunitat que no podia deixar escapar: Què ens diferencia del ximpazé? Perquè l'evolució ens va portar per camins tan diferents?
El ximpanzé i l'ésser humà difereixen tan sols en un miserable 1% del genoma. L'altre 99% de les bases empaquetades al nucli de les nostres cèl·lules és idèntic. Era en aquell 1% on la Katherine havia de buscar les respostes. Però malgrat tractar-se d'una ínfima diferència, que sens dubte acota el problema, l'1% representa uns 15 milions de lletres. L'única forma d'encarar el problema era mitjançat l'ús d'ordinadors, calia fer un programa capaç de buscar les diferències entre el genoma humà i el del ximpanzé. Però això no és tot, calia una l'estratègia, un fil conductor que fes que el programa busqués al lloc adient. I és que hi ha diferències i diferències. Caldria buscar entre aquelles seqüències que difereixen entre els dos organismes, però que alhora representen una divergència evolutiva significativa.
El secret per fer això es trobava a les mutacions. Quan aquestes no afecten a l'organisme s'acumulen al llarg del temps a una velocitat constant, propietat que podem utilitzar per saber quant de temps separa dues espècies en l'escala evolutiva. Per això a aquestes mutacions se les anomena també "ticking of the molecular clock" (el tic tac del rellotge molecular). Però què ocorre si una mutació és positiva per a l'individu? Doncs que l'ajudarà a sobreviure, a adaptar-se millor al seu entorn i a ser més fort. La mutació es transmetrà a la descendència i farà evolucionar l'espècie. Així, la nova mutació es fixarà dins el genoma i, als nostres ulls, apareixerà en un moment que no li tocava: el tic tac del rellotge molecular s'haurà accelerat en aquella regió del genoma. Per tant, calia buscar les regions del codi genètic que diferien entre humans i ximpanzés però que al mateix temps s'allunyaven de la velocitat normal de mutació. Aquestes regions serien les que havien proporcionat a l'espècie humana un avantatge evolutiu i l'havia fet divergir del ximpanzé a partir d'un ancestre comú. I el programa de la Katherine feia exactament això, buscar aquestes regions accelerades. I per això mateix, aquestes regions volien anomenar-les HAR.
Tornem al laboratori, on els dos investigadors miraven astorats la pantalla de l'ordinador. Al davant dels seus ulls tenien la seqüència de 118 parells de bases batejada com a HAR1 humana i els seus homòlegs de ximpanzé, ratolí, rata i pollastre. Entre pollastre i ximpanzé, que van divergir fa 300 milions d'anys, la diferència entre seqüències era de 2 bases. Entre humans i ximpanzés, 18 de les 118 bases eren diferents. Això està molt lluny d'una acumulació de mutacions normal. Alguna cosa havia fet que les mutacions a la HAR1 s'establissin als humans, sens dubte. Però el que realment els va sorprendre no fou aquesta comparativa, sinó la informació sobre la seqüència. No era desconeguda del tot, de fet la HAR1 havia aparegut en un estudi anterior dins un panell enorme de seqüències, però ningú s'havia parat a estudiar-la, ni tan sols estava batejada. El més sorprenent, però, va ser que aquell estudi mostrava que HAR1 era activa al cervell. És aquesta la gran diferència entre el cervell dels humans i els ximpanzés o la resta d'espècies? És coincidència que el que més ens diferencia dels nostres parents més propers es trobi al cervell? Segurament aquí no hi ha coincidències, tan sols evolució.
Estudis posteriors han demostrat que aquesta seqüència no es comporta com un gen normal, sinó que serveix com a motlle per fer RNA, però aquest RNA no dona lloc a una proteïna, sinó que presenta funcions reguladores dins un tipus de neurones indispensables pel correcte desenvolupament del còrtex cerebral. No obstant, la seva contribució neta a l'evolució de l'espècie humana encara està per arribar, els estudis sobre HAR1 no paren i potser d'aquí un temps en sentim a parlar de nou.
Una altra de les HAR trobada per la Katherine ha guanyat força fama darrerament. Aquesta però ja tenia nom: FOXP2, anomenat com el "gen de la parla". Va ser al 2001 quan científics d'Oxford van associar mutacions a aquest gen amb deficiències a l'hora d'articular certs sons. Recentment s'ha introduït aquest gen a ratolins, alimentant l'aparició de titulars ben sucosos. Però hi ha altres aspectes d'aquest gen que criden l'atenció, com que s'hagi trobat la seva versió moderna al DNA extret de fossils Neanderthals, el que fa suposar que podrien articular sons d'una forma força similar a com ho fem nosaltres.
Altres HAR són la ASPM, que controla la mida del cervell, el qual ha crescut més del triple desde l'aparició dels humans. La LCT, que ens permet la digestió del sucre de la llet, permetent-nos utilitzar com a aliment la llet d'altres mamífers. O la HAR2, la segona al rànquing de canvis més pronunciats entre ximpanzés i humans, que dirigeix l'activitat genètica durant el desenvolupament de la cintura o els dits.
Tot plegat unes poques divergències que realment marquen la diferència entre uns animals que viuen en harmonia amb l'entorn i uns altres animals que es dediquen a destruir-lo. Diferències que ens fan entendre encara més la complexitat de la natura, de l'evolució i de la vida i que ens allunyen per un ratet (espero) de la complexitat de la societat i els mal rotllos de les relacions entre humans, fent que ens puguem mirar la nostra existència des d'un altre punt de vista.
vist a Scientific American
Feia un any que la Katherine s'havia incorporat a un grup de recerca internacional que treballava amb el genoma del ximpanzé. Com a Bioestadística estava molt interessada en indagar sobre els orígens de l'espècie humana, i poder treballar amb la seqüència dels nostres simiescs parents suposava una oportunitat que no podia deixar escapar: Què ens diferencia del ximpazé? Perquè l'evolució ens va portar per camins tan diferents?
El ximpanzé i l'ésser humà difereixen tan sols en un miserable 1% del genoma. L'altre 99% de les bases empaquetades al nucli de les nostres cèl·lules és idèntic. Era en aquell 1% on la Katherine havia de buscar les respostes. Però malgrat tractar-se d'una ínfima diferència, que sens dubte acota el problema, l'1% representa uns 15 milions de lletres. L'única forma d'encarar el problema era mitjançat l'ús d'ordinadors, calia fer un programa capaç de buscar les diferències entre el genoma humà i el del ximpanzé. Però això no és tot, calia una l'estratègia, un fil conductor que fes que el programa busqués al lloc adient. I és que hi ha diferències i diferències. Caldria buscar entre aquelles seqüències que difereixen entre els dos organismes, però que alhora representen una divergència evolutiva significativa.
El secret per fer això es trobava a les mutacions. Quan aquestes no afecten a l'organisme s'acumulen al llarg del temps a una velocitat constant, propietat que podem utilitzar per saber quant de temps separa dues espècies en l'escala evolutiva. Per això a aquestes mutacions se les anomena també "ticking of the molecular clock" (el tic tac del rellotge molecular). Però què ocorre si una mutació és positiva per a l'individu? Doncs que l'ajudarà a sobreviure, a adaptar-se millor al seu entorn i a ser més fort. La mutació es transmetrà a la descendència i farà evolucionar l'espècie. Així, la nova mutació es fixarà dins el genoma i, als nostres ulls, apareixerà en un moment que no li tocava: el tic tac del rellotge molecular s'haurà accelerat en aquella regió del genoma. Per tant, calia buscar les regions del codi genètic que diferien entre humans i ximpanzés però que al mateix temps s'allunyaven de la velocitat normal de mutació. Aquestes regions serien les que havien proporcionat a l'espècie humana un avantatge evolutiu i l'havia fet divergir del ximpanzé a partir d'un ancestre comú. I el programa de la Katherine feia exactament això, buscar aquestes regions accelerades. I per això mateix, aquestes regions volien anomenar-les HAR.
Tornem al laboratori, on els dos investigadors miraven astorats la pantalla de l'ordinador. Al davant dels seus ulls tenien la seqüència de 118 parells de bases batejada com a HAR1 humana i els seus homòlegs de ximpanzé, ratolí, rata i pollastre. Entre pollastre i ximpanzé, que van divergir fa 300 milions d'anys, la diferència entre seqüències era de 2 bases. Entre humans i ximpanzés, 18 de les 118 bases eren diferents. Això està molt lluny d'una acumulació de mutacions normal. Alguna cosa havia fet que les mutacions a la HAR1 s'establissin als humans, sens dubte. Però el que realment els va sorprendre no fou aquesta comparativa, sinó la informació sobre la seqüència. No era desconeguda del tot, de fet la HAR1 havia aparegut en un estudi anterior dins un panell enorme de seqüències, però ningú s'havia parat a estudiar-la, ni tan sols estava batejada. El més sorprenent, però, va ser que aquell estudi mostrava que HAR1 era activa al cervell. És aquesta la gran diferència entre el cervell dels humans i els ximpanzés o la resta d'espècies? És coincidència que el que més ens diferencia dels nostres parents més propers es trobi al cervell? Segurament aquí no hi ha coincidències, tan sols evolució.
Estudis posteriors han demostrat que aquesta seqüència no es comporta com un gen normal, sinó que serveix com a motlle per fer RNA, però aquest RNA no dona lloc a una proteïna, sinó que presenta funcions reguladores dins un tipus de neurones indispensables pel correcte desenvolupament del còrtex cerebral. No obstant, la seva contribució neta a l'evolució de l'espècie humana encara està per arribar, els estudis sobre HAR1 no paren i potser d'aquí un temps en sentim a parlar de nou.
Una altra de les HAR trobada per la Katherine ha guanyat força fama darrerament. Aquesta però ja tenia nom: FOXP2, anomenat com el "gen de la parla". Va ser al 2001 quan científics d'Oxford van associar mutacions a aquest gen amb deficiències a l'hora d'articular certs sons. Recentment s'ha introduït aquest gen a ratolins, alimentant l'aparició de titulars ben sucosos. Però hi ha altres aspectes d'aquest gen que criden l'atenció, com que s'hagi trobat la seva versió moderna al DNA extret de fossils Neanderthals, el que fa suposar que podrien articular sons d'una forma força similar a com ho fem nosaltres.
Altres HAR són la ASPM, que controla la mida del cervell, el qual ha crescut més del triple desde l'aparició dels humans. La LCT, que ens permet la digestió del sucre de la llet, permetent-nos utilitzar com a aliment la llet d'altres mamífers. O la HAR2, la segona al rànquing de canvis més pronunciats entre ximpanzés i humans, que dirigeix l'activitat genètica durant el desenvolupament de la cintura o els dits.
Tot plegat unes poques divergències que realment marquen la diferència entre uns animals que viuen en harmonia amb l'entorn i uns altres animals que es dediquen a destruir-lo. Diferències que ens fan entendre encara més la complexitat de la natura, de l'evolució i de la vida i que ens allunyen per un ratet (espero) de la complexitat de la societat i els mal rotllos de les relacions entre humans, fent que ens puguem mirar la nostra existència des d'un altre punt de vista.
vist a Scientific American
5 comentaris:
A mi, que sóc de lletres, això dels gens intercanviables em fa com una grima enorme. Potser és que he vist massa pel·lícules, però... el FOXP2 en ratolins? Glups. A veure si els del Jueves acabaran tenint raó... :)
No sé si ens convé avançar gaire en aquestes investigacions. Al cap i a la fi, si algún dia s'arriba a entendre tot plegat, no serà com arribar al final de la pel·lícula?
Que les mutacions que s'hagin establert definitivament en el genoma humà donant-nos certes aventatges sembla tenir molt de sentit.
Es una gran aproximació anar mirant les diferencies entre ximpanzè i home i estudiar els possibles gens relacionats, que és de suposar que estan en aquestes regions HAR.
EN quant als ratolins que parlen crec que es necessitarien més modificacions, no crec que simplement amb el gen de la parla ja puguin parlar no....potser faltarien certs músculs al voltant del morro per poder articular?
Ferran, jejeje, entenc la teva por. Però això dels gens intercanviables (alias enginyeria genètica :) ) és una eïna que fem anar amb molta freqüència a laboratoris de tot el món. Això sí, els gens que s'intercanvien majoritàriament es fa entre cèl·lules, res d'animals. I, si no fos per aquest "copy and paste" genètic que podem fer no sabríem ni la meitat de coses que sabem ara, la majoria gens frívoles i relacionades amb malalties.
Si vols llegir ciència ficció relacionada amb genètica que fa autèntica por (tot i que no és novel·la de terror) et recomano Next de Michael Crichton, que ens situa a una situació en la que el comentari d'el jueves es queda curt.
En quant a entendre-ho tot plegat pots estar tranquil, ningú dels que avui volten pel món ho arribaran a veure!! ;)
Albertinho, també crec que és una aproximació molt encertada la que van utilitzar. I el que dius dels ratolins és ben cert, de fet l'única diferència que van veure entre aquests ratolins amb el gen de la parla humana i els WT van ser certes connexions al cervell i l'articulació de sons més aguts en les cries, res més. Crec que per molt que preparis el cervell d'un ratolí per parlar, la seva fisiologia no li permetrà fer-ho.
Per cert, no ho he comentat, però el HAR1 és un gen solapat :)
Ostres, ostres, prenc nota d'aquest post teu. Les HAR, Haaarrrr! Això és molt interessant.
M'ha recordat una cosa que va sortir a nature i que en va parlar l'Homorgasmus. Ho sumem a les Har conegudes:
http://homorgasmus.blogspot.com/2008/07/una-triste-o.html
Ostres Dodger, arribo tard al teu comentari, però moltes gràcies per l'enllaç. Tindre't per aquí sempre és una font de nova informació. Merci!
Publica un comentari a l'entrada