Un estudio internacional liderado por Josefa González, investigadora principal del Instituto de Biología Evolutiva (IBE), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Pompeu Fabra (UPF), revela que los elementos móviles del ADN tienen un papel relevante para la adaptación al ambiente. El estudio, publicado en la revista PLOS Genetics, ha identificado 300 elementos móviles del ADN implicados en la adaptación al medio. Siendo el más extenso realizado hasta la fecha, con el análisis de 60 poblaciones de mosca de la fruta, el trabajo revela que la respuesta al estrés, el desarrollo embrionario o el comportamiento están influenciados por estas modificaciones genéticas.

Los elementos móviles como motor de la adaptación

La diversidad biológica está íntimamente relacionada con las mutaciones genéticas de los organismos. Algunas de estas modificaciones son causadas por los elementos móviles del ADN, fragmentos de genoma que pueden moverse de un lugar a otro del material genético provocando muchos cambios o mutaciones. En los humanos, se calcula que más de dos tercios del genoma lo comprenden los elementos móviles. Generalmente, estas mutaciones son nocivas para el organismo o no tienen ningún efecto. Sin embargo, algunas de estas variaciones son beneficiosas, causando una ventaja evolutiva a algunos individuos, y se acaban perpetuando en las poblaciones.

El equipo de la Dra. Josefa González ha estudiado hasta 1615 de estos elementos móviles en la mosca de la fruta para revelar su papel en los mecanismos de adaptación al ambiente. “Hemos observado que las mutaciones inducidas por elementos móviles en el ADN están íntimamente relacionadas con la adaptación de la mosca de la fruta a su hábitat”, comenta Josefa González, investigadora principal en el IBE (CSIC-UPF) y responsable del estudio. En particular, el estudio revela que la respuesta al estrés, el desarrollo embrionario o el comportamiento podrían estar modulados por los elementos móviles del ADN.

Drosophila Melanogaster: un modelo para estudiar la adaptación al medio

La rápida adaptación de Drosophila melanogaster (o mosca de la fruta) a los diferentes hábitats y climas la convierte en un buen modelo para entender el funcionamiento de la selección natural y la evolución. “Es un organismo con un genoma ampliamente estudiado, lo que nos ayuda a sacar conclusiones respecto a los cambios que en él se observan”, comenta el Dr. Gabriel Rech, investigador postdoctoral en el IBE y primer autor del estudio.

El trabajo realizado ha sido titánico. El grupo de Genómica evolutiva y funcional del IBE, liderado por Josefa González, ha identificado 62 mutaciones implicadas en adaptación, 51 de ellas descritas en este trabajo por primera vez. "Aunque hemos identificado 62 elementos móviles implicados en la adaptación al medio, hay en torno a 300 candidatos que podrían estar implicados en estos mecanismos y que aún desconocemos en profundidad”,  añade la Dra. González.

Leyendo las claves de la evolución en los elementos móviles del ADN

Aunque la mayoría de estudios se centran en estudiar la parte codificante del ADN, es decir, los genes que producen proteínas, los últimos avances señalan al papel de los elementos móviles del ADN en procesos biológicos esenciales. “No podemos olvidar que se trata de más de la mitad de nuestro genoma; de momento hemos visto que los elementos móviles son importantes para la adaptación al ambiente, pero aún desconocemos todas las funciones que cumplen en el organismo”, comenta la Dra. González.

Entender el papel de los elementos móviles del genoma en la adaptación puede ser crucial para descifrar las claves de la evolución en muchas especies, pero también para entender los mecanismos de resistencia de algunas bacterias a los antibióticos o a fármacos como la quimioterapia.

El trabajo forma parte de un proyecto científico financiado por el Consejo de Investigación Europeo (ERC).

La investigadora Josefa González co-lidera la red Europea DrosEU, destinada a estudiar la variación genética a gran escala en la mosca de la fruta. También co-lidera la plataforma de divulgación La ciència al teu món y co-dirige un proyecto de ciencia ciudadana.

Artículo de referencia: Gabriel E. Rech et al. Stress response, behavior, and development are shaped by transposable element-induced mutations in Drosophila. PLOS Genetics; February 12, 2019; DOI: https://doi.org/10.1371/journal. pgen.1007900