Un estudio sobre la herencia de rasgos refuta la idea de que los genes actúan de forma aislada
Las poblaciones naturales, ya sean grupos de animales, plantas o incluso humanos, presentan una gran variedad en sus rasgos. Estos rasgos incluyen las características físicas, el funcionamiento de su organismo, su comportamiento e incluso su susceptibilidad a enfermedades. Uno de los principales objetivos de las ciencias biológicas es dilucidar qué genes concretos son responsables de estas diferencias. Sin embargo, lograrlo es mucho más difícil de lo que parece a simple vista. Los rasgos no solo están determinados por los genes, sino que también se ven condicionados por factores no genéticos como el ambiente y la epigenética (cambios químicos que afectan el funcionamiento de los genes sin modificar el ADN). Aunque la investigación se centre solo en el aspecto genético, sigue enfrentándose a dificultades para identificar todos los factores genéticos que subyacen a rasgos complejos.
La dificultad que entraña predecir rasgos
Ese fenómeno se conoce como el problema de la «heredabilidad no explicada». Cuando los científicos estudian familias, pueden estimar qué parte de un rasgo se hereda. Pero al buscar las variantes genéticas específicas responsables —incluso utilizando herramientas como los estudios hologenómicos de asociación— solo logran explicar una pequeña fracción de esa heredabilidad. La razón de esto radica en la complejidad genética. Según Joseph Schacherer, coordinador del proyecto PhenomeNal financiado con fondos europeos, se están pasando por alto muchos factores. Estos incluyen variantes genéticas raras que, aunque poco frecuentes, pueden tener un efecto considerable, así como las interacciones entre genes (epistasis), donde el efecto de un gen depende de la actividad de otros. Otro factor está relacionado con las diferencias en la expresión génica, lo que significa que un mismo gen puede comportarse de manera distinta según el individuo. «Hemos descubierto que los rasgos no solo están influidos por genes individuales, sino que también se ven condicionados por interacciones complejas, variantes raras y el contexto genético más amplio», comenta Schacherer. «Incluso rasgos aparentemente sencillos pueden presentar una gran variabilidad intraespecífica debido a factores latentes como la epistasis y la expresividad, es decir, el grado con que se expresa un gen». Estos hallazgos ponen en entredicho la visión tradicional de que los rasgos siguen reglas genéticas predecibles y, además, ayudan a explicar por qué muchos rasgos en seres humanos y otros organismos son difíciles de identificar o predecir.
La levadura de panadero como modelo para descifrar la complejidad genética
En su estudio, los investigadores emplearon como modelo «Saccharomyces cerevisiae», conocida comúnmente como levadura de panadero. Su genoma sencillo, su rápido crecimiento y su fácil manipulación hacen de este organismo un modelo ideal para la investigación. A diferencia de los humanos y otros organismos complejos, la levadura de panadero se desarrolla sin problemas en entornos muy controlados, y su amplia diversidad genética puede estudiarse gracias a miles de aislados naturales. Además, comparte muchos procesos biológicos con los seres humanos, lo que la convierte en un modelo valioso para estudiar principios genéticos comunes. «Al cruzar diferentes aislados de levadura y analizar cómo se transmiten sus rasgos, demostramos cómo las diferencias genéticas, las mutaciones raras y las complejas interacciones génicas influyen en el crecimiento, la resistencia al estrés y la supervivencia», explica Schacherer. El objetivo era obtener una comprensión integral de cómo surgen los rasgos a partir de la variación genética, para lo cual se emplearon herramientas potentes como la secuenciación del genoma, robots de alta velocidad y técnicas de edición genética. «Las pruebas funcionales con bibliotecas de alelos y la edición genética con CRISPR(se abrirá en una nueva ventana) revelaron cómo la composición genética de una cepa modifica la acción de genes específicos. Además, el empleo de la mutagénesis de transposones(se abrirá en una nueva ventana) permitió identificar genes básicos en contextos específicos, ofreciendo una visión integral de la expresión génica a nivel del genoma y de la estabilidad de las vías biológicas», agrega Schacherer. El proyecto, que cuenta con el apoyo del Consejo Europeo de Investigación, está demostrando ser clave para el avance de la genética, la mejora en la predicción de rasgos y para contribuir a campos como la medicina personalizada y la biología evolutiva.
