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Entre chimpancés y humanos… tan solo unas bases nitrogenadas

17 julio, 2009

chimpaDesde que en 2001 se finalizó la secuenciación del genoma humano hemos ido de sorpresa en sorpresa, dado que muchos de los nuevos datos no han concordado con ciertas ideas que teníamos sobre nuestra dotación genética y las diferencias de ésta con otros seres vivos. Primero fue el pequeño número de genes que compone nuestro genoma (entre 25.000 y 30.000), que representa únicamente el doble de los que posee la mosca del vinagre Drosophila melanogaster y tan solo 2.000 a 5.000 más que Arabidopsis thaliana, la primera planta secuenciada y aproximadamente los mismos que el ratón común (Mus musculus).

Además, no es únicamente el reducido número de genes lo que nos asemeja más de lo que pensábamos a gusanos y ratones, sino que las diferencias entre nuestros genomas son muchísimo más pequeñas de lo que creíamos. Un organimso tan diferente como la levadura Saccharomyces cerevisiae comparte con nosotros el 50% de su genoma, y con la mosca del vinagre mencionada anteriormente, compartimos el 60% de nuestros genes.

Lógicamente, al comparar con parientes más próxmos, las similutudes son impresionantes. El chimpancé, cuyo genoma se secuención completamente en 2005, puede compararse con el nuestro de forma literal en un 96% de su extensión, y de ella, el 99% de sus genes son idénticos a los nuestros. Dicho de otra forma, de los 3.000 millones de pares de bases de forman nuestros genes, 2.970 millones son idénticas en el chimpancé, y únicamente 30 millones de pares de bases han sufrido cambios desde que nuestros dos linajes se separaron, hace ahora unos 6 millones de años. Estamos hablando de que chimpancés y humanos únicamente se diferencian en unos 200 – 300 genes.

Estos descubrimientos han llevado a replantearnos la forma en la que los genes producen la variedad específica. Tradicionalmente se pensaba que la consecuencia de un único cambio en una base nitrogenada era muy pequeño, y que solo la acumulación de gran número de estos cambios podía originar macroespeciación. Sin embargo, estos resultados contradicen esta visión extremadamente gradualista.  Las extensas diferencias entre especies no se deben tanto al número de genes que difieren entre ellas como a la acción de unos pocos genes que organizan el desarrollo del individuo.

Cambiando a diferente velocidad

No todas las regiones genómicas reflejan la misma velocidad en los cambios de bases nitrogenadas. Si las mutaciones no son ni beneficiosas ni dañinas, se acumulan a una tasa uniforme que sirve para calcular el tiempo de divergencia entre dos especies. Por el contrario, si una región cambia de forma más rápida, es síntoma de que ha sido seleccionada de forma positiva, dado que la acción beneficiosa de la mutación aporta mayor probabilidad de ser transmitida a la siguiente generación.

Trabajando con estas zonas “aceleradas” del genoma, K.S. Pollard, de la Universidad de California en San Francisco, ha encontrado una región de 118 bases a la que ha denominado “región acelerada humana1” (HAR1), comprobando que forma parte de un gen implicado en el desarrollo del cerebro.

Comparando la región HAR1 de varias especies de vertebrados, se ha comprobado que había evolucionado muy lentamente antes de la separación del Homo sapiens. De hecho, entre el gallo y el chimpnacé, solamente difieren dos de las 118 bases, mientras que entre humanos y chimpancés se encuentran 18 diferencias en un tiempo mucho menor (los linajes de los dos primeros divergieron hace unos 300 millones de años y el de los segundos hace tan solo 6 millones de años).

Pocos cambios, mucho efecto

Posteriormente se ha descubierto que HAR1 interviene en el proceso de repliegue de la parte más externa de la corteza cerebral, por lo que desempeña un papel crucial en la caracterización del cerebro humano. En realidad, HAR1 forma parte de dos genes solapados, y aunque aún no sabemos como afecta exactamente al desarrollo de la corteza cerebral, se ha comprobado experimentalmente que HAR1 no codifica para ninguna proteína, sino exclusivamente para ARN.

Cambios entre chimancés y gallos y entre humanos y chimpancés en la región HAR1 (Redibujado de Pollard, 2009)

Cambios entre chimancés y gallos y entre humanos y chimpancés en la región HAR1 (Redibujado de Pollard, 2009)

HAR1 representa así un excelente y prometedor ejemplo de como unos pocos cambios moleculares pueden traducirse en unas diferencias cualitativamente considerables, especialmente interesantes al tratarse precisamente de la peculiar inteligencia humana. Otras secuencias aceleradas pueden estar implicadas en la formación de nuestra especie, como FOXP2 que facilita la formación de sonidos vocales, ASPM que controla el tamaño del cerebro o HAR2 que dirige la actividad génica de la muñeca y el pulgar durante el desarrollo.

Aún queda mucho por trabajar con HAR1 y otras secuencias aceleradas, pero cada vez más estamos llegando a la convicción de que no son necesarios muchos cambios en el genoma para que aparezca una nueva especie.

Referencias

Pollard, K.S. 2009. ¿Que nos hace humanos?. Investigación y Ciencia, 394: 24-29.

Entradas relacionadas:


  1. 18 julio, 2009 de 11:36

    Muy interesante el artículo. También he leído el de Investigación y Ciencia y vaya si merece la pena.

    No, si al final más que los genes en sí, va a resultar mucho más importante la regulación de los mismos. Y tiene su lógica, los seres vivos tienen muchos genes que sintetizan proteínas en común, así que debe ser otra cosa del genoma la que marque la diferencia.

    Saludos!

  2. KC
    18 julio, 2009 de 13:53

    Dicho de otra forma, de los 3.000 millones de pares de bases de forman nuestros genes, 3.970 millones son idénticas en el chimpancé

    ¿Es posible que haya una errata? No llego a entenderlo.

    Saludos.

  3. 18 julio, 2009 de 16:28

    Glups, rectificado, gracias…

  4. 18 julio, 2009 de 18:55

    Como siempre, aleccionadores artículos.
    JM .. ¿Esto puede explicar la cifra máxima de mutaciones que dá Robert Saphiro en 2,5X10¬51 para la evolución y que algunos consideran exigua?
    P.d.. Y sin animo de tocar los “guebs”… Creo que el número diferencias, según las tablas, entre chimpacé y humano son 20, 18 con el gallo, si nó me he equivocado al contar.
    Saludos,

  5. 18 julio, 2009 de 19:18

    Hola Lampuzo,

    Pues sí, parece cada vez más consistente la idea de que no hacen falta tantas mutaciones para producir grandes cambios y especiación. A nivel molecular, que es al que trabaja Shapiro, no sabría decirte, dado que estamos hablando de biomoléculas ya muy avanzadas (ADN).

    Y llevas razón, en la figura había 20 bases diferentes entre chimpancés y humanos, pero era un error del dibujo, en realidad son 18, dado que el hombre conserva las dos mutaciones del chimpancé con respecto al gallo, que en la figura aparecen por error sin modificar.

    Ya está corregida, gracias 🙂

    Saludos.

  6. 18 julio, 2009 de 21:17

    ¿Esto puede explicar la cifra máxima de mutaciones que dá Robert Saphiro en 2,5X10¬51 para la evolución y que algunos consideran exigua?

    Me he perdido, ¿alguien me lo explica? 🙂 ¿Esa cifra es 2.5×10^51? ¿Para la evolución, de qué? Y máxima, ¿por qué?. De todas maneras me parece un tocho de número…

  7. 18 julio, 2009 de 23:12

    JM, a mí tampoco me salen las cuentas, claro que a estas horas no me extraña….

    A ver, tamaño genoma humano 3.000 millones de pares de bases. Genes aproximados unos 30.000 (por redondear). O los genes tienen 100.000 pb (que no) o bien aquí se ha incluido DNA no codificante (que sí). Entonces me surge una pregunta y una reflexión:

    (i) ¿Se ha comparado el DNA no codificante de chimpancé y humano?. Desde luego, la comparación de los genes es contundente, pero sería muy interesante ver la comparación de regiones no codificantes.

    (ii) Y me parece muy interesante porque cada vez se relaciona más este DNA con regiones reguladoras y con regiones implicadas en evolución.

    Si no se ha hecho, animo a quien trabaje en este tema y pueda descargarse las secuencias de ambas especies lo pruebe. Sería una información muy útil (desde mi punto de vista).

    Saludos

  8. 19 julio, 2009 de 0:53

    Hola JM,
    Al igual que a Manuel, a mi me ha surgido la misma duda al respecto. De hecho, recuerdo que este es un tema que ya hemos comentado Manuel y yo alguna vez.

    En principio, me extrañaría que las regiones no codificantes entre DNA de chimpancé y de humano se parezcan, ya que de hecho, al comparar esas regiones entre dos seres humanos pueden encontrarse multitud de cambios. Esto mismo también sucede en bacterias, de las cuales puedo hablar de primera mano: cuando comparamos genes de dos especies pertenecientes al mismo género puede haber una similitud de hasta un 90%, pero si nos vamos a una región intergénica esa similitud desciende drásticamente.

    Por ello, donde dice que el genoma del chimpancé puede compararse con el nuestro de forma literal en un 96% de su extensión, yo entendería que ese 96% se puede alinear con el nuestro, lo que no implica que las bases sean las mismas, quedando un 4% totalmente ajeno a nuestro genoma.
    En el caso de los genes, entiendo que ahí ya estaríamos hablando de simlitud, donde efectivamente, existe un 99% de similitud entre chimpancé y humano.

    No obstante, la conclusión sería la misma: la regulación va a tener mucho que decir en los próximos años con respecto a aquello que marca la diferencia entre especies cercanas.

    Ya me cuentas que opinas al respecto.
    Un saludo,
    Gonn

  9. 19 julio, 2009 de 2:14

    Si, lo del 96% de ADN comparable se refiere a que puede alinearse con el humano, con lo que queda un 4% no comparable.

    Pero el artículo de Pollard habla de menos del 1% de disimilitud en los 3.000 millones de pares de bases (por lo que debe incluir ADN no codificante). De hecho, la autora habla de solamente 15 millones de pares de bases diferentes, menos de un uno por ciento (sic).

    La verdad, también me sorprende que el ADN no codificante sea tan similar, habrá que mirar más cosas, que a veces las traducciones…

    Saludos.

  10. 19 julio, 2009 de 2:35

    Pues sí que es extraño. Intentaré conseguir el artículo en inglés, a ver qué cuenta.
    Saludos,
    Gonn

  11. 19 julio, 2009 de 10:43

    Hola Cnidus,

    En principio, y según mis fuentes, esta cifra es el número de sucesos azarosos máximos posibles que el bioquímico Robert Saphiro demostró y dió, para mil millones de años de evolución. (desde la aparación de la célula eucariótica poco más o menos)
    Desconozco la demostración, pero esta cifra es utilizada vehemente por antievolucionista para demostrar, junto con la discontinuidad del registro fósil y otras similares, lo erróneo de las teorías evolutivas.

    Saludos,

  12. 19 julio, 2009 de 14:22

    En cualquier caso, Gonn, como decías más arriba, el argumento general del artículo es que hay muy pocas diferencias entre chimpancés y humanos (sean 30 ó 15 millones de pb), y que regiones como el HAR1 pueden explicar cómo con tan poca variación se produce tanto cambio.

    Lo que comentaba Lampuzo sobre la cifra de mutaciones máximas de Shapiro es que esto también podría explicar el que no habrían echo falta un númro ingente de mutaciones durante toda la historia de la vida, invalidadando argumentos del tipo “no ha habido tiempo para tanta mutación”.

    Saludos.

    P.D. Si consigues el artículo en inglés, cuéntanos de todas formas.

  13. 19 julio, 2009 de 14:48

    Gracias Lampuzo 🙂 Desconocía ese dato.

    De todas maneras me parece un número ENORME de la leche 🙂 ¿Y cómo se ha calculado? ¿Es lineal o ramificado?

    Porque poniendo un ejemplo sencillo, supongamos un organismo que de una generación a la siguiente da lugar a una mutación. En el caso “lineal” en 3 generaciones tendríamos 3 mutaciones diferentes.

    Pero si luego consideramos lo que yo llamo el caso “ramificado”, donde ese mismo organismo en cada generación da lugar a 2 descendientes, en 3 generaciones tendríamos de 3 a 14 mutaciones diferentes.

    De todas maneras supongo que algo se me escapa, es la primera vez que oigo el cálculo de Saphiro. Y si como comentáis, ya nos metemos en las secuencias reguladoras, apaga y vámonos 😉

  14. 20 julio, 2009 de 23:30

    Hola manuel.
    Felicidades por el nuevo blog.Otro lugar mas donde leer!!!
    Saludotes

  15. Renton
    21 julio, 2009 de 1:56

    Entre chimpancés y humanos… tan solo unas bases nitrogenadas

    Dijo él, dejando la puerta abierta a los chistes fáciles… 😆

    Felicidades por el nuevo blog!

    🙂

  16. 21 julio, 2009 de 8:37

    Gracias majetes, esperamos veros mucho por aquí 😉

  17. 29 septiembre, 2009 de 1:46

    es muy chistoso porque hay un chimpanse

  18. 29 septiembre, 2009 de 1:48

    QUIERO QUE HAYGA UNA NEURONA COMO REPRESENTACION SINO NO VOY A ENTRAR A ESTA PAGINA

  19. Darío
    29 septiembre, 2009 de 2:58

    ¿HAYGA?

    Hayga sido como hayga sido: palabras que se han hecho famosas desde que el enano que trata de administrar el desmadre llamado México popularizó para la inmortalidad. 😐

    ¿Y quieres una neurona? 😐

  20. 29 septiembre, 2009 de 3:14

    XDDDDDDDDDDDDDDDD

  21. 4 enero, 2010 de 12:02

    ¡La madre del cordero! Y descubro este vídeo ahora 😀 😀
    Hexo, quiero tu versión de eso :mrgreen:

  22. KC
    4 enero, 2010 de 18:03

    Vamos todos juntos con el estribillo:

    Te lo advierto ya verás, al morir descubrirás que no eres un mono si no un tonto maaaaaaás!

    Oye, que se me está pegando la melodía y todo. Qué capacidad musical, qué composición, qué profundidad filosófica… ¿Dónde se puede conseguir la cassete?

    Saludos.

  23. Rata
    6 enero, 2010 de 6:05

    Saludos, acabo de leer un artículo en la página web de New Scientist, a mí me pareció interesante pero todo un “crank”:

    Could the orang-utan be our closest relative?

    ¿Qué opinan ustedes?

  24. 6 enero, 2010 de 11:04

    Interesante, Rata. Hoy resulta muy arriesgado “contradecir” la similaridad genética, pero el trabajo de Grehan y Schwartz -aún sin analizar a fondo- presenta un punto de vista biogeográfico muy interesante. A ver que da de sí esa línea…

    Saludos.

  25. Maqui
    24 octubre, 2010 de 22:44

    HHHolas mis queridos descendientes del chimpancé.
    El vídeo ees mu chulo si señor, acuerdo totalmente acerca de esa secuencia sobre los cambios minimos que nos separan Gallo-cimpancé-Humano.
    En mi caso debo de estar mas cerca de la primera secuencia representada.
    En el cole decian que era un Gallo de Pelea.

  26. 24 octubre, 2010 de 23:32

    Maqui diversifica tus entretemientos que la blogosfera es muy grande y nuestra nevera muy pequeña 😉

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