¿Qué es la genómica comparativa?

Rubén Megía González

¿En qué se parecen un rodaballo, un ornitorrinco, un ficus y un humano? Parecería que estoy tratando de contar un chiste malo, pero nada de eso. Todos los seres vivos compartimos, por pequeño que sea, cierto porcentaje de nuestro material genético, ya que tenemos un origen común. Estudiar la parte de nuestro genoma que nos diferencia o nos asemeja a otras especies puede ayudarnos a comprender mejor diferentes aspectos de nuestra biología. De esto se encarga la genómica comparativa.

¿Qué es la genómica comparativa?

La genómica comparativa es la rama de la genética que estudia las diferencias y similitudes entre el genoma de diferentes especies, más o menos cercanas evolutivamente. Esta disciplina, además, se encarga del estudio de las diferencias genómicas entre individuos de la misma especie.

La genómica comparativa parte de la base de que todos los organismos vivos procedemos de un ancestro común. Este ancestro, durante miles de millones de generaciones, fue evolucionando y diversificándose a través de diferentes procesos de selección hasta generar la diversidad biológica de todo nuestro planeta. Lo que busca la genómica comparativa es encontrar las huellas moleculares del proceso evolutivo que están escondidas en el genoma de las diferentes especies que conocemos. Estudiar las relaciones entre genes que realizan la misma función puede ayudar a identificar las huellas moleculares de la evolución y desentrañar el proceso evolutivo.

Genes homólogos vs. genes análogos

Cuando estudiamos dos genes cuya función es muy similar en dos especies diferentes, podemos diferenciarlos en dos tipos: homólogos y análogos. En el caso de los genes homólogos, el origen evolutivo es el mismo. Por el contrario, hablamos de genes análogos si, a pesar de tener la misma función, provienen de orígenes evolutivos diferentes. En este último caso, cada especie habría desarrollado un gen con la misma función, pero su antepasado común no lo tenía.

Genes ortólogos vs. genes parálogos

Entre los genes homólogos, podemos diferenciar también dos clases: ortólogos y parálogos. Diremos que dos genes son ortólogos si se encuentran en diferentes especies y tienen un origen común. Si ambos genes se encuentran en la misma especie, tienen un origen común entre ellos (por ejemplo, una duplicación) y tienen funciones similares, aunque no totalmente idénticas, diremos que se trata de dos genes parálogos.

Comparar el genoma de dos especies diferentes puede ayudarnos a determinar su relación filogenética. Cuanto más próxima sea la divergencia de ambas especies a partir de una especie ancestral, más similares serán sus genomas, tanto en su composición como en la posición de sus genes. Este concepto se conoce como sintenia.

¿Para qué sirve la genómica comparativa?

La genómica comparativa es una herramienta fantástica tanto en investigación básica como en disciplinas más aplicadas como la Medicina o la Agricultura. A continuación, os explicaré algunas de las más interesantes.

En investigación, por ejemplo, la Genómica comparativa puede ayudar a determinar qué genes están relacionados con una función concreta en humanos. Por ejemplo, un estudio comparativo del genoma de casi 50 especies de aves encontró una red de genes relacionada con su canto. Los investigadores consideran que esta misma red de genes puede tener una importante función en el desarrollo del lenguaje en humanos. 

Comparar el genoma de varias especies puede ayudar, además, a encontrar genes homólogos en otros modelos animales, para poder estudiarlos más detenidamente. Gracias a la genómica comparativa, actualmente sabemos que el ser humano comparte con las moscas de la fruta (Drosophila melanogaster) más de un 60% de los genes relacionados con el cáncer.

En el caso de la Agricultura, la genómica comparativa nos permite identificar la localización de genes ventajosos. Por ejemplo, si se compara el genoma de diferentes variedades de tomate, es posible encontrar loci relacionados con el tamaño del fruto, la tolerancia a la sequía o la resistencia a ciertas enfermedades. Esta información es clave en la mejora de cultivos y puede suponer un mayor rendimiento, rentabilidad y calidad de los mismos.

La genómica comparativa es una potente herramienta también en el desarrollo de vacunas multiprotectoras. Al comparar el genoma de dos patógenos relacionados, podemos encontrar regiones codificantes muy parecidas, que producirán, en última instancia, proteínas muy similares entre sí. Si desarrollamos una vacuna que genere inmunidad contra esta proteína en concreto y es viable, obtendremos una vacuna multiprotectora, que genera inmunidad contra varios patógenos.

Comparar el genoma de diferentes organismos tiene, además, una aplicación interesante en virología. Gracias a ella, los investigadores pueden diferenciar nuevas variantes de virus y rastrear su propagación. De hecho, es una herramienta que se ha estado utilizando este último año para encontrar nuevas variantes del SARS-CoV-2 y determinar cómo cada una de ellas se ha ido propagando alrededor del mundo.

 

Enlaces de interés:

https://www.genome.gov/about-genomics/fact-sheets/Comparative-Genomics-Fact-Sheet

https://www.nature.com/scitable/knowledge/library/comparative-genomics-13239404/

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC261895/

 

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