Descodifican el genoma de un “fósil viviente”

Se ha logrado descodificar el primer genoma de un braquiópodo del género Lingula, de un ejemplar de la especie Lingula anatina recogido en aguas próximas a la isla de Amami, Japón, y los resultados de un análisis de los más de 34.000 genes que constituyen el genoma del L. anatina revelan que a pesar de la reputación de “fósil viviente” que tienen los miembros del género Lingula, su genoma está evolucionando activamente.

El trabajo es obra de un grupo de científicos del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST), la Universidad de Nagoya y la de Tokio, todas estas instituciones en Japón.

Desde hace unos 500 millones de años hasta hace 250 millones, los braquiópodos, también conocidos como "conchas-lámpara", eran abundantes en los océanos de la Tierra. Hoy, estas criaturas provistas de concha que superficialmente parecen almejas, raramente se encuentran, perdurando sobre todo en hábitats ocultos y en ciertas regiones subpolares de los océanos. Pero el registro fósil, generalmente dotado de braquiópodos de formas diversas, ofrece un testimonio impresionante de la gloria pasada de estos animales.

Los braquiópodos representan uno de los primeros ejemplos conocidos de biomineralización animal, un proceso por el cual organismos vivos fortalecen o endurecen sus tejidos con minerales. Los fósiles más antiguos descubiertos de braquiópodos datan del período Cámbrico temprano, hace aproximadamente 520 millones de años. Los braquiópodos se extendieron rápidamente por todo el mundo y dominaron los mares durante la era Paleozoica y, gracias a sus conchas mineralizadas, dejaron abundantes fósiles.

Los braquiópodos del género Lingula han cambiado tan poco en apariencia desde el período Silúrico (hace entre 443 y 419 millones de años) que Charles Darwin se refirió a ellos como “fósiles vivientes”. Este término induce a la gente a menudo a creer equivocadamente que estos animales ya no evolucionan, algo que el actual estudio ha desmentido de manera inequívoca.

El genoma del gibón, un arma contra el cáncer

¿Qué nos hace humanos? Ésta es la pregunta que se hacen investigadores como Tomás Marques-Bonet, quien se ha encargado de dirigir al equipo español que ha participado en la secuenciación del genoma del gibón, publicada este miércoles en la revista Nature. La respuesta a esta pregunta fundamental se intenta descifrar desde hace décadas analizando el ADN de todo tipo de primates, sobre todo de la familia de los simios (monos sin cola), que son los parientes más cercanos del ser humano.
Sin embargo, el genoma del gibón no se había secuenciado todavía. Era el último simio de la cadena, el más alejado de los humanos, exactamente con 24 millones de años de diferencia, al contrario que el primero que se secuenció, el chimpancé, del que sólo nos separan cinco millones de años. "El gibón era el último de los simios que quedaba por secuenciar y marca el fin de una era en el campo de la genética comparativa de los primates", declara Marques-Bonet, investigador del Instituto de Biología Evolutiva del CSIC y el Centro Nacional de Análisis Genómicos (CNAG) en Barcelona.
El "curioso" ADN del gibón ha sido descifrado en un proyecto internacional liderado por Lucia Carbone, de la Universidad de Oregón, en el que han participado ocho investigadores de la CNAG en el proceso de secuenciación.
El gibón posee "un 97% de bases idénticas a las del genoma humano", explica Marques-Bonet a este diario. Además, la tendencia al desorden de las células de este simio lo hace particularmente interesante para el estudio de la salud humana, pues "las células tumorales presentan el mismo comportamiento".
A lo largo de su evolución, el gibón ha sufrido un gran número de "reorganizaciones cromosómicas", a diferencia del resto de homínidos. Este proceso consiste en una serie de cambios estructurales en el ADN. "Los cromosomas son como estructuras hechas de pequeños ladrillos. Durante la reorganización, una o más piezas se separan del resto para volver a unirse a la cadena en un lugar u orientación diferente, aunque también pueden perderse o duplicarse", explica Carbone.
Durante el análisis, los científicos se encontraron con "una tasa de movimiento muy alta, un genoma totalmente caótico", aclara Marques-Bonet. Además, según explica, esta inestabilidad había impedido que sus genes se añadan a la comparativa de los primates con los humanos enfocada en encontrar particularidades que nos expliquen las bases genéticas del ser humano.
La reorganización cromosómica es la causa de grandes enfermedades, como el cáncer, en los humanos. Sin embargo, a los gibones no les ha afectado. "No sabemos cómo lo han aguantado", señala Marques-Bonet. Sin embargo, este fenómeno permitirá entender mejor los mecanismos que se encuentran detrás de estos cambios. "El cáncer también es desorganización genómica. Por lo tanto, si llegamos a entender el comportamiento del genoma de estas reorganizaciones en las células del gibón, podríamos tener nuevas herramientas para entender mejor el funcionamiento de las células tumorales", concluye.

Vía: http://www.elmundo.es/ciencia/2014/09/10/54103331ca47414e178b4586.html

El genoma de la oveja revela cómo se bifurcó evolutivamente de la cabra

A partir de la secuenciación del genoma de la oveja, un equipo internacional de científicos ha obtenido nuevos y reveladores datos sobre la joven historia evolutiva de este animal, que surgió como nueva especie hace tan solo unos 4 millones de años, cuando se diferenció de la cabra.
El estudio es el primero en determinar las diferencias genéticas que hacen a la oveja diferente de sus parientes evolutivos.
En el trabajo han participado especialistas de 26 instituciones en 8 países distintos. El equipo científico que está detrás de la secuenciación del genoma de la oveja así como de este primer análisis, y que incluye a expertos del Instituto Roslin de la Universidad de Edimburgo en Escocia, Reino Unido, comparó los genes de la oveja con los de otros animales, incluyendo cabras, cerdos y humanos.
La investigación ha permitido identificar los genes que proporcionan a las ovejas su lana, y pone de manifiesto rasgos de su sistema digestivo que las hacen bien adaptadas a una dieta de hierba de baja calidad y otras plantas por el estilo.
El estudio también construye el retrato más completo hasta la fecha de la compleja biología de la oveja. En estudios adicionales para los que se empleen este recurso podrían revelar nuevos detalles sobre las enfermedades que afectan al animal.
Lo descubierto podría contribuir al desarrollo de pruebas de ADN para acelerar programas de crianza selectiva, ayudando a los pastores a mejorar sus rebaños.
Tal como señala el profesor Alan Archibald, Jefe de Genética y Genómica en el Instituto Roslin, la oveja fue uno de los primeros animales en ser domesticados para la ganadería, y aún son una parte importante de la economía agraria global. Entender más sobre su composición genética ayudará a conservar mejor la salud de estos animales y a criar rebaños más productivos.

Vía: http://noticiasdelaciencia.com/not/10605/el-genoma-de-la-oveja-revela-como-se-bifurco-evolutivamente-de-la-cabra/

Secuenciado el genoma de la mosca Tse-Tsé

Tras 10 años de investigación, un equipo internacional de científicos ha logrado descifrar el código genético de la mosca tse-tsé, insecto originario de la África subsahariana que se alimenta exclusivamente de sangre y portador de la tripanosomiasis, comúnmente conocida como la “enfermedad del sueño”.
El equipo, formado por 140 científicos de todo el mundo ha secuenciado concretamente el genoma de la especie Glossina morsitans morsitans, cuyo parásito acaba con alrededor de 3 millones de cabezas de ganado al año, así como numerosas vidas humanas.
El estudio, que ha sido publicado en la revista Science, ha identificado las 366 megaunidades que conforman el genoma de la mosca tse-tsé, analizando 12.308 genes de la mosca y, gracias a ello, han podido descifrar varias de sus características. Por ejemplo, han descubierto que este insecto da a luz a sus crías y las alimenta con una mezcla de proteínas muy parecidas a las de la leche materna o que tiene un sistema visual muy similar al de la mosca común.
“Descubrir algo similar a la lactancia, un aspecto definitorio de la biología de los mamíferos, en las moscas tse-tsé proporciona una oportunidad única de estudiar cómo dos organismos tan alejados desarrollan adaptaciones biológicas similares. Sorprendentemente, el análisis de las proteínas de esa sustancia que asemejamos a la leche ha demostrado que estas son parecidas en las dos especies”, afirma Serap Aksoy, investigadora en el Yale School of Public Health (EEUU) e impulsora de este proyecto llamado International Glossina Genome Initiative.
Según la OMS, alrededor de 70 millones de personas se encuentran en riesgo de infección, por lo que descifrar el genoma de este mortal insecto supondrá la posibilidad de interferir en la reproducción de estos insectos y conseguir reducir su población y, por tanto, su impacto, así como plantear nuevas estrategias contra la enfermedad del sueño.

Vía: http://www.muyinteresante.es/ciencia/articulo/secuenciado-el-genoma-de-la-mosca-tse-tse-291398419964

Relacionan la replicación tardía del genoma con la evolución humana

Un equipo del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO) ha elaborado un original modelo que explicaría cómo las regiones del genoma que se copian más tarde, un proceso que anteriormente se ha relacionado con el cáncer o el envejecimiento, también está implicado en el proceso evolutivo ya que facilita el nacimiento de nuevos genes con funciones específicas de tejidos y órganos.
   En la mayoría de los organismos, desde la levadura a los humanos, este proceso de replicación sigue un plan establecido, en el que ciertas regiones del genoma se replican antes que otras, pero se trata de la primera vez que se relaciona este proceso con la evolución en millones de años de la vida en la Tierra, explican los autores en 'Biology Open'.
   El trabajo, dirigido por Alfonso Valencia y desarrollado en colaboración con Tomas Marques-Bonet, del Instituto de Biología Evolutiva (CSIC-UPF) de Barcelona, representa un nuevo enfoque evolutivo en el que la estructura del genoma toma protagonismo y abre nuevas posibilidades para el estudio de la evolución de los seres vivos y su diversidad.
   "Hemos descubierto que la replicación es como un espejo que refleja la historia evolutiva de los seres vivos: los primeros genes que se replican son los más antiguos, mientras que los que se replican más tarde son los más jóvenes", explica Valencia.
   Según el modelo, cada nuevo gen tiende a replicarse después que los ya existentes, lo que conlleva a la acumulación de capas sucesivas de nuevos genes en el genoma.
   David de Juan y Daniel Rico, investigadores del grupo de Valencia que han llevado a cabo el estudio, lo comparan con "el crecimiento del tronco de un árbol, en el que los anillos concéntricos exteriores representan los años más recientes de la vida del mismo".
   Cuanto más tarde se copia el material genético, más probabilidad hay de que se dañe el ADN y se acumulen mutaciones. De esta forma, los genes antiguos, que suelen ser vitales para la vida, se sitúan en regiones potegidas --aquellas que acumulan menos mutaciones-- que replican en primer lugar, mientras que los nuevos genes lo hacen en las regiones más inestables del genoma --las que acumulan más mutaciones-- que replican más tarde.
   "Esto permite que los genes de aparición reciente evolucionen muchísimo más rápido que los más antiguos", sentencia Rico, ya que "las regiones de replicación tardía tienen además una estructura compacta e inaccesible".
   "Son zonas escondidas en el genoma que actúan como laboratorios evolutivos, donde estos genes pueden adquirir nuevas funciones sin afectar a procesos esenciales para el organismo", añade de Juan.
   Los autores del trabajo sostienen que este modelo habría facilitado el nacimiento de nuevos genes con funciones específicas de tejidos y órganos, y podría haber contribuido decisivamente en el desarrollo de estructuras complejas como el cerebro o el hígado.

EL CÁNCER Y LA EVOLUCIÓN DE LOS SERES VIVOS: UN MISMO ORIGEN

   La aparición de mutaciones en las regiones de replicación tardía ya se había relacionado en trabajos previos con el cáncer o el envejecimiento, de ahí que el jefe del Grupo de Inestabilidad Genomica del CNIO, y colaborador del trabajo, Óscar Fernandez-Capetillo, haya calificado los resultados como "sorprendentes", puesto que "ayudan a entender como cambios drásticos en el genoma que hasta ahora sólo se habían relacionado con la formación de tumores son, a su vez, cruciales en la evolución".
   Los autores apuntan que "lo fascinante de este modelo es como las regiones de replicación tardía han contribuido a la capacidad de adaptación de especies tan complejas como la humana".
   El estudio de la evolución ha alcanzado nuevas dimensiones con los últimos avances en biología molecular, y ha llegado a su punto álgido en los ultimos 10 anos gracias al estudio masivo de los genomas, por lo que los nuevos avances en esta direccion ayudarán en la comprensión de los sistemas vivos en su conjunto.

Vía: http://www.europapress.es/salud/noticia-cientificos-cnio-relacionan-replicacion-tardia-genoma-evolucion-humana-20131118161651.html

Identificado el reloj biológico de nuestro genoma

La investigación aporta que los tejidos mamarios envejecen más rápido que el resto del cuerpo y que todas las células madre son recién nacidas 

Estructura del ADN

Un estudio de la Universidad de California-Los Ángeles (UCLA), en Estados Unidos, revela un reloj biológico incrustado en nuestro genoma que puede arrojar luz sobre por qué nuestros cuerpos envejecen y cómo frenar el proceso. Publicados en la edición de este lunes de Genome Biology, los hallazgos podrían ofrecer información valiosa sobre el cáncer y la investigación con células madre.

Mientras que relojes anteriores se han relacionado con la saliva, las hormonas y los telómeros, la nueva investigación es la primera en identificar un reloj interno capaz de medir con precisión la edad de diversos órganos, tejidos y tipos de células. Inesperadamente, el reloj señala que algunas partes de la anatomía, como el tejido de los senos de una mujer, envejecen más rápido que el resto del cuerpo.

"Para luchar contra el envejecimiento, en primer lugar hay una forma objetiva de medirlo. Localizar el conjunto de biomarcadores que mantienen la hora en todo el cuerpo ha sido un desafío de cuatro años", explicó Steve Horvath, profesor de Genética Humana en la Escuela de Medicina de UCLA y de Bioestadística en la Escuela de Salud Pública Fielding de UCLA. "Mi meta en la detección de este reloj es ayudar a los científicos a mejorar su comprensión de qué acelera y ralentiza el proceso de envejecimiento humano", destacó.

Para crear el reloj, Horvath se centró en la metilación, un proceso natural que altera químicamente el ADN. Este experto tamizó 121 conjuntos de datos previamente recogidos por los investigadores que han estudiado la metilación en los tejidos humanos sanos y cancerosos. Recogiendo información de cerca de 8.000 muestras de 51 tipos de tejido y células de todo el cuerpo, trazó cómo la edad afecta a los niveles de metilación de ADN desde el prenacimiento a los 101 años.

Para identificar el reloj, se concentró en 353 marcadores que cambian con la edad y están presentes en todo el cuerpo. Horvath probó la eficacia del reloj mediante la comparación de la edad biológica de un tejido a su edad cronológica y, cuando el reloj resultó exacto en varias ocasiones, quedó muy contento pero también un poco aturdido.

 Es sorprendente que se pueda desarrollar un reloj que marca el tiempo con fiabilidad a través de la anatomía humana", admitió. Si bien la mayoría de las edades de las muestras biológicas coincidieron con su edad cronológica, otras divergieron considerablemente. Por ejemplo, Horvath descubrió que las edades de tejido mamario de la mujer son más elevadas que las del resto de su cuerpo.

"El tejido mamario sano es de dos a tres años mayor que el resto del cuerpo de una mujer --cifró Horvath--. Si una mujer tiene cáncer de mama, el tejido sano cerca del tumor es de un promedio de 12 años más viejo que el del resto de su cuerpo". Los resultados podrían explicar por qué el cáncer de mama es el más común en las mujeres y también podría explicar por qué la edad es un factor de riesgo para muchos tipos de cáncer en ambos sexos .

Poner el reloj a cero

Horvath analizó también las células madre pluripotentes, células adultas que han sido reprogramadas a un estado de célula madre embrionaria, lo que les permite formar cualquier tipo de célula en el cuerpo y continuar dividiéndose indefinidamente. "Mi investigación muestra que todas las células madre son recién nacidas", sentenció, agregando que el proceso de transformación de células de una persona en células madre pluripotentes reajusta el reloj de las células a cero.

 En principio, el descubrimiento prueba que los científicos pueden retroceder el reloj biológico del cuerpo y restaurarlo a cero, pero, a su juicio, la gran pregunta es si el reloj biológico controla un proceso que conduce al envejecimiento. "Si es así, el reloj se convertirá en un biomarcador importante para el estudio de nuevos enfoques terapéuticos para mantenernos jóvenes", auguró este investigador.

Por último, Horvath descubrió que el ritmo del reloj se acelera o ralentiza en función de la edad de una persona. "El tic-tac del reloj no es constante -explicó--. Es mucho más rápido cuando nacemos y durante el crecimiento de los niños a adolescentes y luego disminuye a un ritmo constante al llegar a los 20".
En un hallazgo inesperado, las células de niños con progeria, una enfermedad genética que causa envejecimiento prematuro, parecían normales y reflejaban su verdadera edad cronológica. UCLA ha solicitado una patente provisional para el reloj de Horvath y sus siguientes estudios se centrarán en examinar si al parar el reloj del cuerpo se detiene el envejecimiento o aumenta el riesgo de cáncer.

Via: http://www.publico.es/476034/identificado-el-reloj-biologico-de-nuestro-genoma