Hi veiem gràcies als gens d'un bacteri

Els bacteris estan acostumats a intercanviar gens entre ells. És així com, per exemple, es passen la resistència als antibiòtics o adquireixen altres habilitats útils. Les cèl·lules dels animals no ho fan, però sí que s’ha vist que, de tant en tant, incorporen al seu ADN algun gen procedent d’un microbi. De fet, el genoma humà conté centenars de gens que segurament tenen aquest origen. Un article publicat recentment a la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) proposa que hi podem veure precisament gràcies a un d’aquests gens, que es va incorporar al genoma d’un avantpassat dels vertebrats fa milions d’anys.

Lladres d’ADN

L’ADN és una molècula llarga i entortolligada que hi ha al nucli de les cèl·lules dels éssers vius. És on s’emmagatzema la informació genètica que defineix cada espècie i també cada individu, el que en conjunt es coneix com a genoma. Els bacteris, com alguns virus, també tenen ADN, tot i que no organitzat de la mateixa manera que els animals o les plantes. Des que, a principis d’aquest segle, van millorar prou les tècniques per llegir l’ADN, s’ha vist que en el genoma dels humans hi ha restes d’informació que, al llarg dels milions d’anys de la nostra evolució, hem anat “robant” a virus i bacteris.

La hipòtesi per explicar aquest fet sorprenent és que, en algun moment, una cèl·lula d’un avantpassat nostre va ser infectada per un d’aquests microbis i, en lloc de morir, va eliminar-lo, amb la peculiaritat que un trosset de l’ADN de l’invasor es va intercalar en el de l’hoste, i així es va anar transmetent a totes les cèl·lules que descendien d’aquella. Aquest procés, tot i que rar, s’hauria produït uns quants cops al llarg dels mil·lennis que han fet falta perquè sorgís l’Homo sapiens, i per això el nostre genoma està ple de petits fragments que, en els darrers anys, hem pogut deduir que provenen de microbis.

Molt d’aquest ADN que hem manllevat no fa cap funció important: sovint forma part del que abans s’anomenava ADN porqueria i ara es coneix com a ADN fosc, és a dir, la part que no té informació genètica pròpiament dita, però que té funcions estructurals i de regulació que encara no coneixem del tot. Altres vegades es tracta de gens sencers que sí que passen a formar part del repertori d’eines de la cèl·lula humana.

El grup liderat pel bioquímic Matthew Daugherty, de la Universitat de Califòrnia a San Diego, ha fet un descobriment inesperat: un d’aquests gens ha jugat un paper clau permetent que els vertebrats, inclosos els humans, hi puguin veure.

Robar i tunejar gens

L’equip del Dr. Daugherty va utilitzar un programa informàtic per analitzar la informació que hi ha a les bases de dades públiques sobre els genomes de centenars d’organismes, buscant-hi similituds. Va trobar una sèrie de gens que apareixien als genomes de tots els vertebrats, però no en altres animals amb qui comparteixen antecessors, la qual cosa feia sospitar que s’havien incorporat al genoma a posteriori, segurament provinents d’un d’aquests intercanvis amb microbis. Això els va permetre suposar un possible origen bacterià o viral a una colla de gens, cosa que no se sabia.

Després van buscar quins d’aquests possibles gens forans tenien homòlegs en bacteris, perquè això els convertia en bons candidats per haver fet realment el salt. N’hi va haver un que els va cridar especialment l’atenció. Es deia IRBP i ja se sabia que és essencial en el procés de la visió de tots els vertebrats, perquè conté la informació per fabricar una proteïna que es troba a la retina i interacciona amb la vitamina A després que hagi activat el nervi òptic en resposta a la llum, cosa que permet que pugui repetir-se el procés tants cops com faci falta.

L’estudi va revelar que l’IRBP es troba en el genoma dels vertebrats, però no en els dels invertebrats més propers en l’arbre evolutiu i, a més, s’assembla molt al gen d’uns enzims típics de bacteris anomenats peptidases, que tenen la funció de reciclar proteïnes. L’anàlisi va permetre calcular que, fa uns 500 milions d’anys, un antecessor de tots els vertebrats que existeixen ara va ser infectat per un bacteri i va agafar el gen d’una peptidasa, que se li va incorporar al genoma. Amb el temps, la seva funció original va anar canviant una mica, fins a adquirir la capacitat de reciclar la vitamina A en el procés d’enviar informació al nervi òptic, i això el va convertir en necessari per al sistema de visió dels vertebrats.

Aquest seria el primer exemple d’un gen tan important per als humans que prové d’un microbi. Si aquesta transferència accidental d’informació genètica no s’hagués produït, potser la nostra visió seria més semblant a la dels invertebrats, que no depèn de l’IRBP i, en general, no és tan efectiva com la nostra. És molt possible, doncs, que aquest procés hagi passat altres vegades i que anem descobrint que gens essencials per als animals tenen un origen bacterià o víric. Això voldria dir que agafar gens d’altres organismes, incorporar-los al genoma i tunejar-los fins que són capaços de cobrir una funció necessària és un mecanisme habitual de l’evolució.