La recombinación genética: nuestro juguete preferido

Granos de maíz de diferentes colores.
Las pequeñas manchas moradas de algunos
granos amarillos se deben a secuencias de
ADN móvil

Resulta muy interesante y ahora es algo más que sabido que todos los organismos tenemos un genoma que nos define y que porta la información para construirnos y mantenernos en forma de secuencias especiales de ADN que llamamos genes. Por muy diferentes que sean dos individuos, en sus células el ADN tiene la misma composición química y utiliza el mismo código para codificar las proteínas que manejan la fisiología celular. Sin embargo, lo que resulta todavía más interesante y se conoce mucho menos en general es el hecho de que, en el selecto club de los seres vivos, nos encanta intercambiar cachitos de nuestro ADN con el de otros individuos o por lo menos con el de otras partes de nuestro genoma. No lo has entendido mal: es posible intercambiar pequeños trozos de información genética...

El conjunto de fenómenos por el que un fragmento de ADN se incorpora a una fibra de ADN que no es la suya original se conoce como recombinación genética, y no sólo es clave para el éxito en la evolución, sino que a los humanos nos permite hacer virguerías tales como clonar genes o producir organismos modificados genéticamente.

Cariotipo humano de un hombre con 23 pares cromosómicos.
De cada par, un cromosoma procede del óvulo materno y otro
del espermatozoide paterno, y son "homólogos" entre sí.

Tú procedes de un óvulo femenino de tu mamá que portaba presumiblemente 23 cromosomas y un espermatozoide masculino de tu papá que portaba otros 23 cromosomas. Cuando el espermatozoide más rápido llegó al óvulo, se fusionó con él, y sus dotaciones cromosómicas se juntaron para hacer nada más ni nada menos que la tuya, constituida por 46 cromosomas que son capaces de formar parejas perfectas (partiendo del hecho de que tus dos padres eran seres humanos y sin defectos cromosómicos reseñables).  Así, los cromosomas que forman parejas por ser muy, muy parecidos y que en tu caso vienen uno de un padre y otro de una madre se conocen como cromosomas homólogos. Pero aquí todavía no ha habido la tan intrigante recombinación.

Desde tu forma de óvulo fecundado, por fin con sus 23 parejas de cromosomas, como célula huevo que eres comienzas a dividirte como una posesa estrenando las instrucciones que acabas de heredar de tus padres... en unas pocas semanas ya no eres una célula, sino una especie de masa de varios miles de ellas que empiezan a organizarse y comprometerse para formar lo que serán tus sistemas orgánicos... el resultado, como ya sabes y eres prueba de ello, es un bebé de varios cientos de millones de células con su corazoncito, su cabezón, su cerebro, sus pies, sus manitas y un talento innato para llorar y gritar, entre otras muchas genialidades. Crecerá hasta la forma adulta que, se calcula, consistirá en 50 billones de células (¡un 5 seguido de trece ceros!). Aproximadamente sólo el 0,1% de este total son las preciadas neuronas que te movilizan y hacen tan sensible, inteligente y olvidadizo.
 

Esquema animado de división meió-
tica, como la que ocurre para hacer
gametos.

La recombinación sucederá cuando tu aparato reproductor empiece a funcionar. La cuestión es que a la hora de producir gametos tiene que haber un protocolo de división especial y diferente al que se suele seguir, ya que no puede ser que un gameto tenga tus 46 cromosomas; tiene que tener la mitad o no servirá para fusionarse con otro gameto. Lo normal es que la célula duplique todo su material genético y lo reparta en dos células iguales, tal que sigan teniendo una pareja de cromosomas homólogos de tus padres cada una... pero en la división para generar los gametos tienen que producirse células con la mitad de material y, además, cuando los cromosomas se replican no se quedan tal cual, sino que entre dos brazos de los cromosomas homólogos se producen una serie de cortas y pegas de fragmentos cromosómico con el objetivo de generar un cromosoma nuevo con una combinación de alelos nunca antes existente. Aquí ha sucedido un fenómeno de recombinación (llamado en jerga "crossing over" o "entrecruzamiento meiótico")

Más o menos todos tenemos los mismos genes en los mismos sitios (no necesariamente, pero digamos que sí), pero podemos tener versiones (alelos) diferentes.

Pongámonos en el siguiente supuesto: muchos seres humanos adultos son más o menos intolerantes a la lactosa por la regulación del gen que codifica para la capacidad de digerir la lactosa en los adultos (el gen lct, localizado en el cromosoma 2): teniendo en cuenta que los mamíferos sólo tomamos leche cuando somos crías, lo normal es que este gen se "apague" cuando el individuo se hace mayor. Sin embargo, en la gente del pueblo nórdico y el occidente europeo, ligada durante muchos siglos al consumo ingente de productos lácteos, se ha observado que existe una versión diferente y ampliamente extendida del mecanismo de regulación del gen lct que permite que se siga digiriendo la lactosa aun en la vida adulta. Si tu madre fuera una oriental homocigótica intolerante a la lactosa y tu padre un danés homocigótico tolerante, en tu genoma tendrías una pareja de cromosomas 2, uno de ellos sin la versión tolerante cuya pareja homóloga sí lo tendría... y gracias a la recombinación genética, en tus testículos/ovarios puedes ser capaz de generar un cromosoma que tenga todo lo bueno de tu cromosoma 2 materno más la capacidad de tolerar la lactosa: a ti no te sirve, pero le puede servir a tu hijo. Evidentemente esto se puede aplicar para cualquier otro ejemplo con este tipo de herencia y es más complicado de como lo acabamos de contar, pero la idea es esa.

Cada gameto, en conclusión, es una especie de lotería en la que información de tu padre y de tu madre, que no es poca, se ha mezclado homólogamente como le cuadró. El resultado de la interacción entre las combinaciones de los dos gametos y sus aportaciones cromosómicas darán como resultado un chimichurri genético en particular, como lo eres tú y como lo fueron todos tus ancestros.

También ocurre recombinación genética, por poner otro ejemplo, en tus linfocitos B, los glóbulos blancos productores de anticuerpos. Los anticuerpos son un tipo de proteínas sumamente especializadas cuya función es reconocer un intruso en el organismo y para cada intruso hay un anticuerpo correspondiente que encaja con alguna estructura molecular de su superficie. Hay millones y millones de anticuerpos posibles distintos de la misma forma que hay millones y millones de estructuras (antígenos) diferentes, y nuestro genoma no es lo suficientemente grande como para dedicar un gen a cada anticuerpo. La solución es mucho más bizarra: los genes que codifican para las distintas partes de un anticuerpo no existen como tal, sino que sus múltiples y variadas piezas están esparcidas por el genoma y se ensamblan y combinan en los linfocitos B conforme maduran. Al final, tras un complicado proceso que no vamos a tratar, obtenemos una población de linfocitos B donde cada célula es capaz de producir un único anticuerpo diferente. Cuando somos infectados por un antígeno en particular, nuestro sistema inmune toma una muestra de él y selecciona el linfocito B con el anticuerpo que encaja con él, activándolo e induciéndolo para producir muchos más anticuerpos de ese tipo que ayudarán a las demás razas de glóbulos blancos a capturar y digerir al intruso.
 

Visitar: Beatrice the biologist

Ahora bien: no te creas un máster de la recombinación por ser capaz de crear nuevas combinaciones genéticas sin darte cuenta... porque en el terreno del intercambio genético hay claras vencedoras. Se trata de organismos mucho más resistentes, antiguos y poderosos que tú: estamos hablando de las bacterias. Sin entrar en muchos detalles, un ejemplo alarmante como consecuencia de lo mucho que les gusta recombinar a las bacterias es la difusión de algo tan terrible como un gen que concede a su poseedora la capacidad para sobrevivir a un antibiótico. Esa bacteria no sólo será resistente a la acción de ese antibiótico, sino que le puede pasar una copia pirata a otra compañera... sería, salvando las distancias, algo así como si un amigo se hubiese bajado un programa informático que tú no tienes y te lo pasa en un disquete (para más información, busca sobre el término "conjugación bacteriana") y he ahí el por qué el uso irresponsable de los antibióticos es tan malo: las bacterias que son sensibles a ellos mueren, pero las que son resistentes sobreviven y encima pueden hacer que otras bacterias se conviertan en resistentes... y si esa información callera en manos de una bacteria patógena, el medicamento que antes nos curaba se volvería inútil contra ella y todas sus descendientes.

La recombinación genética es un arma muy poderosa, aunque no siempre juega a nuestro favor dentro de nuestro propio genoma. A veces incluso puede causar problemas muy serios, como puede ser en el caso de los elementos genéticos transponibles. Estos elementos fueron descubiertos en el maíz, pero hay muchos tipos diferentes y se encuentran en todos los genomas investigados hasta la fecha (en el genoma humano suponen nada más ni nada menos que casi el 45% de éste). Se denominan también "genes saltarines" por la intrigante razón de que parece que pueden "saltar" del lugar del genoma donde se encuentran a otro sitio cualquiera. Si se insertan a sí mismos en una secuencia que no pertenece a ningún gen ni ninguna otra información importante no hay problema, pero puede suceder que se pongan en medio de una secuencia codificante o reguladora y generen algún mal (si hay mala suerte, podrían convertir una célula sana en cancerosa incluso). La buena noticia es que las células saben controlar la transposición de estos elementos (que a veces parecen verdaderos parásitos moleculares) y algunos han quedado inactivados dentro de nuestras células y ya no pueden cambiarse de sitio.

La conclusión con la que estaría muy bien que te quedaras de este  artículo es que el ADN que contiene la información necesaria para formarnos a cada uno no es una molécula inerte ni mucho menos sencilla, hasta el punto de que se pueden intercambiar o insertar segmentos como ocurre en el caso del crossing over durante la formación de gametos o de la transposición de genes saltarines, aunque hay mucho más por contar y mucho más por descubrir. La variabilidad en los genes, su difusión y posterior selección, pensamos hoy, es uno de los grandes mecanismos por los que tú has llegado a ser tú a partir de nuestros enigmáticos ancestros unicelulares.
 

FUENTES Y REFERENCIAS:

• Griffiths, A.J.F., Wessler, S.R., Suzuki, Lewontin, R.C. & Carroll, S.B. (2008) Genética. McGraw-Hill/Interamericana de España, Madrid.
• Pierce, B.A. (2010) Genética: un enfoque conceptual. Médica Panamericana, Buenos Aires.
• VV.AA. (1999) Tratado de nutrición. Ediciones Díaz de Santos.
• LCT. Genetics Home Reference. http://ghr.nlm.nih.gov/gene/LCT