Nuestras historias genéticas favoritas de 2021

ARRIBA: JIXING XIA Y ZHAOJIANG GUO, KAUST, ELIZABETH CLARE, MODIFICADO DE ISTOCK.COM, ~USER7565ABAB_575, ISTOCK.COM, KTSIMAGE

La especie extinta dentro

Los bonobos recibieron ADN de un simio ahora extinto hace aproximadamente 500.000 años.MARTIN KUHLWILM; Modificado de KUHLWILM ET AL. 2019, Figura 3

Varias historias de este año tocaron el tema del uso del ADN para mirar hacia atrás. Eso es porque la historia evolutiva de una especie está escrita en sus A, C, T y G, el desafío es desarrollar la tecnología y el poder de cómputo necesarios para leer esa historia. Los avances recientes en ambos han abierto muchas vías nuevas de investigación genómica, incluida la capacidad de detectar ADN persistente de hibridaciones antiguas. En muchos casos, los donantes de secuencias permanecen envueltos por la historia, con solo segmentos genéticos dispersos que revelan su existencia. Aún así, estos fantasmas genómicos son como otra forma de mirar el registro fósil, dijo Beth Shapiro, bióloga evolutiva de la Universidad de California, Santa Cruz. Y están ayudando a los científicos a comprender cómo interactuaban las especies en el pasado, cómo se adaptaban a entornos nuevos o cambiantes, qué las hace únicas hoy e incluso cómo los humanos podrían introducir los cambios que queremos en el futuro.

El ADN ambiental puede Ser sacado del aire

A medida que la secuenciación se ha vuelto más asequible, las herramientas genéticas han incursionado en campos menos financiados de la ciencia biológica, como la conservación y la ecología. Los análisis de ADN están mostrando a los científicos cómo las especies en peligro de extinción se adaptan a las amenazas, investigando las afirmaciones de sostenibilidad en los productos de consumo y arrojando luz sobre los principales eventos ecológicos. El ADN puede incluso revelar qué especies existen en un área y, en 2021, investigadores de la Universidad Queen Mary de Londres demostraron que el ADN de mamíferos que flotan en el aire podría recolectarse y secuenciarse. Esta es realmente la primera vez que se utilizan muestras en el aire para observar mamíferos, y es muy emocionante, dijo Mark Johnson, ecologista de la Universidad Tecnológica de Texas que ha utilizado ADN en el aire para estudiar plantas y no participó en el estudio. Agregó, hemos aprendido que el ADN en el aire es mucho más amplio de lo que originalmente le dimos crédito, y creo que este artículo abre la puerta para expandirse a nuevas áreas.

Elizabeth Clare, ecologista molecular de la Universidad Queen Mary de London, analiza cómo se basó en técnicas desarrolladas para tomar muestras de ADN ambiental, o eDNA, en el agua para buscar rastros genéticos de mamíferos en el aire.PEERJ

El estrés en la vida temprana ejerce efectos duraderos Via Epigenome

Varias historias de este año examinaron los efectos médicos de las variantes genéticas, incluso sobre la salud mental y las enfermedades cardiovasculares. Pero los cambios reversibles en el genoma también pueden tener un impacto marcado en la salud de un individuo. La investigación en ratones publicada este año sugirió que el síndrome de ovario poliquístico, la principal causa de infertilidad en las mujeres, puede transmitirse epigenéticamente a las generaciones futuras. Y un artículo de marzo encontró que el estrés durante la infancia puede dejar una huella epigenética duradera, lo que lleva a alteraciones en la expresión génica que duran hasta bien entrada la edad adulta. Estos cambios parecen ser impulsados por la actividad de genes clave, como Dot1l, y los investigadores demostraron que un fármaco que inhibe el producto enzimático de ese gen puede revertir los efectos epigenéticos. Es un artículo maravilloso porque realmente está mejorando nuestra capacidad para comprender cómo los eventos que suceden temprano en la vida dejan huellas perdurables en el cerebro para que influyan en lo que hacemos como adultos, dijo Tallie Z. Baram, neuróloga infantil y neurobióloga del desarrollo en de la Universidad de California, Irvine, que no participó en el estudio.

Una ilustración del ADN (naranja) enrollado alrededor de proteínas histonas (azul), formando cromatina ISTOCK.COM, SELVANEGRA

Primer informe de transferencia horizontal de genes entre Planta y animal

Una mosca blanca se alimenta de una hojaJIXING XIA Y ZHAOJIANG GUO

Es fundamental para el estudio de la genética comprender cómo surgen los genes. Durante mucho tiempo se pensó que la transferencia horizontal de genes, aunque común en las bacterias, estaba completamente ausente de los metazoos. Pero cuanto más examinan los investigadores los genomas completos en detalle, más casos notables encuentran de intercambio genético entre especies e incluso entre reinos. Investigadores de la Academia China de Ciencias Agrícolas estaban estudiando la base genética de la capacidad de las moscas blancas (Bemisia tabaci) para alimentarse de plantas productoras de toxinas cuando descubrieron que los insectos de alguna manera robaron el gen desintoxicante de las plantas unos 35 millones hace años que. Los científicos sospechan que un virus ayudó a transportar el gen entre una planta huésped y los insectos, donde tuvo tal impacto en la supervivencia que se propagó y quedó fijo. Los hallazgos plantean preguntas intrigantes, dijo Pamela Soltis, bióloga de plantas de la Universidad de Florida que no participó en el estudio, entre ellas, ¿con qué frecuencia este proceso ha estado involucrado en la generación de resistencia en los herbívoros a la química de las plantas?

Potenciadores: conservados en actividad, no en secuencia

Algunos de nuestros artículos de este año se centraron en los elementos básicos de la investigación genética, incluidos los promotores bacterianos bidireccionales, la síntesis de ADN en el citoplasma de las células humanas y cómo los ARN no codificantes pueden influir en la traducción. Y un artículo destacado de noviembre se sumergió profundamente en el mundo de los potenciadores: secuencias reguladoras que aumentan la transcripción cuando se unen a factores de transcripción. Los investigadores están descubriendo que, a pesar de la rápida evolución de estos elementos genéticos, su capacidad para interactuar con las proteínas transcripcionales se mantiene durante cientos de millones de años, lo que genera dudas sobre cómo se conserva ese funcionamiento frente al cambio genético. Es realmente complicado, dijo Paul Flicek, biólogo computacional del Instituto Europeo de Bioinformática de los Laboratorios Europeos de Biología Molecular en el Reino Unido. Y eso, por supuesto, lo hace interesante y divertido.

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Estructura del genoma de los dinoflagelados como ninguna otra conocida

Muchos genomas de especies difieren de las expectativas de los investigadores. Hay virus que usan códigos genéticos alternativos y algas libres de plástidos. Y en 2021, un equipo internacional de investigadores informó que al menos algunos simbiontes de corales almacenan su ADN de una manera totalmente única: sus cromosomas son bastones en lugar de X. No encajan con todo lo demás que sabemos sobre los eucariotas: estructuran sus cromosomas, cómo estructuran sus genomas, cómo regulan la transcripción, dijo el autor del estudio Manuel Aranda, genetista funcional de la Universidad de Ciencia y Tecnología King Abdullah en Arabia Saudita. La extraña forma parece estar impulsada por las demandas de la transcripción y puede servir como un medio para regular la expresión génica, pero se necesita mucha más investigación para comprender estos extraños genomas.  

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