El genoma completo del gorila occidental de tierras bajas se secuenció en 2012, pero contenía imprecisiones y vacíos secuenciales. Un equipo estadounidense de científicos ha logrado reconstruirlo de manera más simple y precisa, obteniendo nueva información sobre los genes que diferenciaron a los primeros humanos de estos grandes simios.
Con una simple muestra de sangre se pudo extraer el ADN de la gorila Susie para esta nueva secuenciación del genoma de la especie. / Lincoln Park Zoo
El descifrado del ADN del gorila occidental (Gorilla gorilla gorilla) aporta información sobre los mecanismos biológicos responsables del habla, las enfermedades, el comportamiento neurológico y otros rasgos que nos separan de nuestros parientes primates más cercanos, como ocurrió con la secuenciación realizada en 2012.
El estudio, publicado en ese momento en Nature, reveló que este gran simio y los humanos comparten más material genético de lo que se pensaba, un 98%. Con la investigación ya se podía obtener una visión más precisa sobre el proceso evolutivo que dio lugar a la aparición del ser humano, con quien el gorila compartió un antepasado común hace unos ocho millones de años.
Este nuevo ensamblaje del ADN podría optimizar las secuenciaciones de los genomas de mamíferos al mismo nivel y calidad que el genoma humano
Sin embargo, este primer montaje del genoma resultó ser incompleto e impreciso: se construyó con secuencias cortas de ADN mediante el método Sanger, la estructuración del genoma estaba muy fragmentada, contenía más de 400.000 vacíos secuenciales y se utilizaba el genoma humano como referencia.
Por esta razón, investigadores estadounidenses publican ahora en Science una secuenciación actualizada del genoma del gorila, que se llevó a cabo sin ninguna información de referencia y que ofrece una disminución del 96% del grado de fragmentación –pasando de 433.861 a 16.073 piezas genéticas gracias a la secuenciación desarrollada por Pacific Biosciences (PacBio)–.
“Los resultados demuestran la utilidad de la tecnología de secuenciación de detección larga de ADN para generar borradores de alta calidad de genomas de vertebrados complejos sin guiarse por genomas de referencia preexistentes”, señalan los autores del trabajo, liderado por la Universidad de Washington (EE UU).
El montaje realizado por PacBio, gracias a la tecnología de secuenciación en tiempo real de una única molécula de ADN y otros métodos genéticos, recupera gran parte de los vacíos secuenciales y casi todos los éxones (región de un gen que no es separada durante el proceso de corte y empalme) perdidos en el montaje anterior, y proporciona al menos 148 Mbp de secuencia eucromática adicional.
“La actualización de la secuenciación aporta una imagen más completa del contenido de los genes, de la variación estructural y de las secuencias de ADN repetidas, pero también permite redefinir la genética de la población y las inferencias evolutivas”, añaden los científicos.
Más información sobre la evolución del gorila y el humano
El nuevo descifrado mejora el conocimiento sobre la diversidad genética, la variación estructural, la pérdida de genes y la representación de estructuras repetidas dentro del genoma de este gran simio. Pero el avance más significativo es que este ensamblaje del ADN podría optimizar las secuenciaciones de los genomas de mamíferos al mismo nivel y calidad que el genoma humano.
Portada de la revista Science de esta semana. / Science
Los científicos observaron grandes mejoras en la anotación de genes para esta especie de gorila y descubrieron miles de segmentos de codificación de proteínas y péptidos, y nuevos elementos regulatorios perdidos en la primera secuenciación. Estos factores pueden ser esenciales para explicar por qué los ancestros de los humanos evolucionaron de forma tan diferente a sus parientes los grandes simios.
“Con el estudio del genoma de humanos y grandes simios podemos aprender qué nos hace funcionar como especie”, apunta Evan E. Eichler, autor principal del trabajo e investigador en el departamento de Ciencias del Genoma de la Universidad de Washington.
Para Eichler sería necesario volver a secuenciar todos los genomas de los grandes simios, como los de chimpancé y orangután, para obtener una visión completa de las variantes genéticas que distinguen a los humanos de los grandes simios. “Creo que hay mucha más variación genética de lo que se pensaba. El primer paso es encontrarla", indica.
Según los expertos, las diferencias entre humanos y gorilas se encuentran en los genes asociados a la percepción sensorial, la producción de queratina (una proteína de la piel), la regulación de la insulina, la inmunidad, la reproducción y la señalización celular.
Pero la nueva secuenciación también proporciona nuevas pistas sobre la historia evolutiva del gorila occidental. Estudios anteriores habían demostrado que la población de gorilas había estado atascada en un cuello de botella genético en un pasado no muy lejano, pero el nuevo análisis muestra que el impacto en la población fue más severo de lo que se pensaba, y aporta evidencias de cómo el cambio climático, las enfermedades y la actividad humana afectan a estas poblaciones de gorilas.
Para actualizar la secuenciación, los investigadores estadounidenses utilizaron el ADN aislado de una gorila occidental de tierras bajas llamada Susie, del zoológico Lincoln Park de Chicago en EE UU, y lo compararon con el ensamblaje previo del genoma de gorila (gorGor3).
El equipo utilizó además secuencias de detección corta obtenidas de otros seis gorilas occidentales para comprender mejor la variación genética en esta especie. La comparación de los ensamblajes del genoma Susie3 y el genoma humano reveló un total de 117.512 inserciones y eliminaciones, y 697 variantes de inversión. Según el estudio, más del 86% de estos eventos no se habían identificados antes.
Referencia bibliográfica:
Gordon et al. "Long-read sequence assembly of the gorilla genome" Science 31 de marzo de 2016
