ADN basura: el 97% de nuestro genoma que intriga a los científicos

Durante décadas, los científicos han considerado que gran parte de nuestro genoma era ADN basura, secuencias aparentemente inútiles que se acumulaban entre los genes. Sin embargo, nuevas investigaciones sugieren que este ADN no codificante podría desempeñar funciones cruciales en la regulación génica y el desarrollo. El proyecto ENCODE (Enciclopedia de Elementos de ADN) ha arrojado nueva luz sobre este misterio, desafiando nuestra comprensión del genoma humano.

El descubrimiento del ADN oscuro

En 2001, con la publicación del primer borrador del genoma humano, los investigadores se sorprendieron al descubrir que solo el 1,5% de nuestro ADN codifica proteínas. El 98,5% restante, bautizado como ADN oscuro, parecía no tener ninguna función aparente. Durante años, se pensó que este ADN no codificante era simplemente basura acumulada a lo largo de millones de años de evolución.

Sin embargo, estudios recientes sugieren que gran parte de este ADN basura podría tener funciones reguladoras esenciales. Como señalan los investigadores del proyecto ENCODE, «la vasta mayoría (80,4%) del genoma humano participa en al menos un evento bioquímico y en al menos un tipo celular» (ENCODE Project Consortium, 2012). Estas actividades incluyen la unión de factores de transcripción, modificaciones de histonas y transcripción de ARN no codificante.

Descifrar el lenguaje oculto del genoma

Si el ADN no codificante no es basura, ¿cuál es su función? Los científicos creen que gran parte de este ADN podría actuar como interruptor molecular, controlando cuándo y dónde se expresan los genes. Estas regiones reguladoras, llamadas enhancers y silenciadores, pueden encontrarse a grandes distancias de los genes que controlan.

El proyecto ENCODE ha identificado más de 400.000 regiones con características de enhancers y 70.000 regiones con características de promotores (ENCODE Project Consortium, 2012). Estos elementos reguladores parecen ser esenciales para el desarrollo y la diferenciación celular. Como explican los autores, «la información reguladora y no codificante puede ser esencial para interpretar variaciones en el genoma humano y en el desarrollo de enfermedades».

La controversia sobre el ADN basura

A pesar de estos hallazgos, el concepto de ADN basura sigue siendo controvertido. Algunos autores argumentan que el término ha sido «enterrado vivo» prematuramente y que sigue habiendo evidencia sustancial de la presencia de ADN basura en muchos genomas (Palazzo y Gregory, 2014).

Según el artículo What We Talk About When We Talk About “Junk DNA” (Fagundes et al. (2022), uno de los problemas centrales en este debate es la definición misma de función biológica. Mientras algunos autores defienden una definición basada en el «efecto seleccionado» (es decir, que el elemento contribuya a la aptitud del organismo), otros proponen una definición más amplia basada en el «papel causal» (es decir, que el elemento tenga algún efecto bioquímico, independientemente de su impacto en la aptitud).

Los autores del artículo sugieren que el término ADN basura debería reservarse para elementos que no contribuyen a la aptitud en el presente (dimensión horizontal), mientras que proponen un nuevo término, ADN spam, para referirse a elementos que persisten en el genoma a pesar de no haber sido seleccionados en su origen (dimensión vertical). Según los investigadores, reconocer estas diferencias es fundamental para entender mejor la evolución de los genomas y cómo procesos no adaptativos pueden originar funciones biológicas propiamente dichas.

Implicaciones para la evolución y la enfermedad

La existencia de funciones ocultas en el ADN basura también tiene afecta a nuestra comprensión de la evolución. Durante mucho tiempo, los científicos han utilizado la conservación de secuencias entre especies como indicador de importancia funcional. Sin embargo, el proyecto ENCODE ha revelado que muchos elementos reguladores no se conservan entre mamíferos.

Esto sugiere que parte del ADN no codificante podría ser específico de primates, o incluso de humanos. Como señalan los investigadores, «los elementos específicos de primates, así como los elementos sin restricción detectable en mamíferos, muestran, en conjunto, una evidencia de selección negativa» (ENCODE Project Consortium, 2012). Es decir, incluso las secuencias no conservadas podrían tener funciones importantes que han surgido recientemente en la evolución.

Además, las variaciones en el ADN no codificante podrían desempeñar un papel en enfermedades genéticas. Muchos estudios de asociación del genoma completo (GWAS) han identificado variantes asociadas a enfermedades en regiones no codificantes. El proyecto ENCODE proporciona un marco para interpretar estas variantes y entender cómo podrían alterar la regulación génica.

Hacia una nueva visión del genoma

El descubrimiento de funciones ocultas en el ADN basura nos obliga a repensar nuestra visión del genoma. En lugar de un desierto de secuencias sin sentido salpicado de oasis génicos, el genoma parece ser un vasto sistema regulador donde el ADN codificante y el no codificante trabajan en concierto.

Como concluyen los investigadores de ENCODE, «el proyecto proporciona nuevos conocimientos sobre la organización y regulación de nuestros genes y nuestro genoma, y es un amplio recurso de anotaciones funcionales para la investigación biomédica» (ENCODE Project Consortium, 2012). Aunque aún queda mucho por descubrir, está claro que el ADN basura guarda secretos cruciales para entender quiénes somos y de dónde venimos.

En los próximos años, a medida que desarrollemos nuevas herramientas para descifrar el lenguaje del genoma, es probable que encontremos aún más tesoros ocultos en nuestro ADN oscuro. Quizás, como sugieren algunos científicos, el término ADN basura pronto se convierta en un recuerdo del pasado, reemplazado por una apreciación más profunda de la complejidad y sutileza de nuestro código genético.