A l’abril ha fet 20 anys que va acabar el projecte Genoma Humà, una de les aventures científiques més importants de la història. Un cop publicat l’esborrany gairebé complet del material genètic d’un humà, va començar el projecte ENCODE. Perquè no només era interessant disposar de les instruccions necessàries per desenvolupar-nos i créixer; sinó que, per accelerar el coneixement de la biologia humana i la pràctica mèdica, calia saber com els 20.000 gens humans s’expressen, interactuen i afecten als processos biològics. Ara, la informació sobre diferències i semblances genètiques amb animals filogenèticament propers a nosaltres, el projecte Zoonomia –un altre consorci internacional en què participen l'Institut de Biologia Evolutiva (IBE, CSIC-UPF) i la Universitat de Pompeu Fabra- aporta noves dades sobre malalties i trets inusuals del genoma humà que es desconeixien.
La setmana passada la revista Science va fer una publicació especial amb 11 articles fruit de 10 anys d’estudi, que han donat resultats molt superiors a cap altra recerca anterior. Són les conclusions de la comparació del genoma de 240 mamífers, mostres recol·lectades per més de 30 institucions diferents arreu del món; entre elles, el zoològic de San Diego, que va facilitar genomes d'espècies amenaçades o en perill d'extinció. La confrontació permet comprendre millor la conservació de la biodiversitat genòmica i els mecanismes de les regions reguladores del DNA, força desconegudes fins ara i difícils d’identificar en el genoma aïllat d’una sola espècie.
Els mamífers, que es van començar a diferenciar fa 100 milions d'anys (abans de l’extinció dels dinosaures), hem arribat a ser una de les classes d'animals més diverses. Les magnituds oscil·len entre la mínima d’una musaranya (que mesura entre 5 i 8 cm i pesa de 4,5 a 12 g) i la màxima d’una balena blava (que pot arribar a mesurar fins a 30 m i pesar fins a 180 tones). La varietat de formes –que permeten volar, nedar, córrer o caminar dampeus; viure sota terra o dalt els arbres- és el resultat de pressions selectives per poder ocupar gairebé tots els ecosistemes de la Terra.
Per esbrinar com els mamífers ens hi hem adaptat, es van alinear i comparar seqüències genètiques d’algunes espècies amb els seus parents, i es van descobrir regions que havien acumulat molts canvis en períodes relativament curts de temps, conseqüència justament de la selecció de trets adaptatius particulars. Aquests gens diferencials tenen a veure amb la relació de l’animal i el seu entorn, i estan relacionats amb caràcters com ara la resposta immunitària, el desenvolupament de la pell, l’olfacte i el gust o la capacitat d’hivernar.
En buscar gens que els humans no tenim però sí altres mamífers, es va trobat que una diferència entre ximpanzés i humans, una petita supressió de DNA havia provocat una cascada de canvis en l'expressió gènica que podrien haver dut al desenvolupament del nostre cervell. Quan canvien regions (o desapareixen) és perquè no suposaven un avantatge evolutiu o el seu entorn ha canviat.
Ara bé, també es van trobar –en espècies com el ratpenat, el ratolí, el gos, el ximpanzé, el bisó o la humana- gairebé 4.500 regions a la mateixa posició i molt conservades, no havien patit variacions en milions d’anys d’evolució —tot i que, per atzar, hi havia una gran possibilitat que haguessin mutat—. Gràcies a l'anàlisi de seqüències mitjançant tècniques d'aprenentatge automàtic (machine learning) es va detectar que la línia transversal conservada que uneix tots els mamífers ocupa almenys el 10% del genoma i no ha canviat gaire en el 98% de les espècies estudiades.
Trobar les regions més conservades del genoma només es pot fer comparant de manera massiva els de diverses espècies.
Moltes d'aquestes regions són fora de les àrees on es fabriquen les proteïnes –les molècules que controlen l'activitat cel·lular-. Les zones del genoma que codifiquen proteïnes, i que expliquen l'1% del material genètic humà, són conegudes perquè estan molt marcades. Després de vint anys investigant-los, se sap molt bé on comencen i on acaben els 20.000 gens humans. Ara bé, les "regions reguladores" –que contenen instruccions sobre on, quan i quanta proteïna es produeixen- no tenen marques tan clares.
Trobar aquestes regions més conservades del genoma només es pot fer comparant de manera sistemàtica i massiva els de diverses espècies: quan una regió es manté és perquè compleix una funció de vital importància per al correcte funcionament de l’animal que la duu. Estan involucrades, per exemple, en el desenvolupament embrionari o la regulació de l’expressió del RNA; per això, petites variacions tenen moltes probabilitats de causar problemes. En la recerca se’n van identificar més de 3 milions; la meitat, desconegudes anteriorment.
Amb el catàleg de regions del genoma invariable es podrà completar la visió sobre malalties com la diabetis, l'esquizofrènia o el càncer.
Disposar dels genomes de tantes espècies que difereixen en aspectes d’interès biomèdic permetrà l’estudi detallat de caràcters molt rellevants per la salut animal i humana. Amb el catàleg de regions del genoma que han restat invariables, es podrà completar la visió sobre malalties rares i comuns en els humans, com ara la diabetis, l'esquizofrènia o el càncer. Com també buscar zones que poden tenir un paper rellevant en caràcters com la longevitat, les taxes de neoplàsia i de fertilitat, i la regulació de metabòlits (com el nivell de colesterol o de sucre), perquè poden ser fruit de mutacions que es van fixar fa dos o tres milions d’anys.
Tanmateix, la nova aproximació metodològica amb què s’ha analitzat aquest nombre de genomes obre camí per a anàlisis similars a gran escala d'altres grups taxonòmics. El projecte Zoonomia, doncs, encara donarà noves maneres d'entendre l'evolució dels mamífers i a nosaltres mateixos.