Asombrosos genes en piezas

Cuando los genetistas se dieron cuenta de que las regiones codificantes de proteínas de los genes eucariotas están interrumpidas por extensiones de DNA no codificante, se aclaró que la naturaleza del procesamiento de la información biológica y de los genes es diferente en bacterias y en células con núcleo (eucariotas).

En efecto, las regiones de los genes eucariotas que formaban parte del RNAm final fueron denominadas exones (porque se expresan) y las extensiones no traducidas intrones (porque son intermedias). Los exones codifican para segmentos de proteínas funcionales o RNA; los intrones no.

Los intrones son eliminados de los genes gracias a un sofisticado complejo de proteínas y RNA pequeños, conocido como espliceosoma.

Datos recientes han mostrado que tales espliceosomas encontrados en células humanas contienen alrededor de 145 proteínas y RNA diferentes, lo que las convierte en las máquinas moleculares más complejas conocidas. La cuestión que se plantea es cómo pudieron originarse tan sofisticadas máquinas.

Ofrecemos el siguiente artículo que trata dicha cuestión.

EL “SPLICING” Y LOS CÓDIGOS ORGÁNICOS
Felipe Aizpun

De la misma forma que así lo hicimos en anteriores comentarios cuando nos ocupamos del código genético, tenemos que recordar que todo proceso semiótico implica una regulación formal y esencialmente cibernética de los procesos en danza y que tal formalismo y el carácter eminentemente prescriptivo de la información que los gobierna parecen exigir a gritos una explicación causal racional e intencional.

Ya hemos comentado en otras ocasiones que aunque el código genético es el más emblemático y reconocido de los códigos orgánicos no es en absoluto el único y que Marcello Barbieri en su muy interesante libro “The Organic Codes” nos habla de hasta una veintena de códigos orgánicos identificados en biología; es decir, nos describe hasta veinte procesos biológicos esenciales en el funcionamiento de los organismos vivientes que entrañan la existencia de los correspondientes códigos orgánicos que regulan o prescriben formalmente las correspondientes operaciones o funciones biológicas. Uno de ellos, y uno de los más significativos por su importancia y antigüedad en el proceso de transformación de las formas vivas es precisamente el que regula el proceso de splicing.

La definición del splicing como un proceso semiótico proviene de que la operación de remoción de intrones no puede representarse como un evento meramente físico-químico sino como un evento de reconocimiento e interpretación de señales que provocan reacciones específicas en la maquinaria molecular que habíamos definido como spliceosoma. Barbieri apunta a la existencia de dos tipos de procesos diferentes en el seno de la célula, los procesos de ensamblaje por “catalización” (catalysed assembly process), como es el caso de la transcripción del ADN en el ARN precursor, y los procesos de ensamblaje por codificación como es el caso de la traducción en la síntesis de las proteínas. En el primer caso nos encontramos ante una mera reacción físico-química que requiere la presencia de un catalizador (normalmente una enzima) mientras que en el segundo caso lo que necesitamos son unos adaptadores como lo son, por ejemplo, los ARN de transferencia que arrastran los aminoácidos al ribosoma para su incorporación a la naciente cadena de polipéptidos.

En efecto, los spliceosomas son “grandes” maquinarias moleculares que operan con el apoyo de pequeñas moléculas de ARN y que realizan dos procesos diferentes e independientes de reconocimiento, uno del principio y otro del final del segmento de ADN calificable como intrón. Ambas operaciones son independientes y arbitrarias en el sentido de que no están sujetas a ninguna determinación físico-química; de hecho la primera operación de reconocimiento del inicio del intrón puede estar asociada a diferentes operaciones relacionadas con el segundo paso en lo que comentaremos en un próximo post se denomina splicing alternativo.

Así por lo tanto el carácter semiótico del proceso se define, según Barbieri por estas tres características esenciales:

1) El splicing establece una correspondencia entre dos ámbitos independientes y de manera arbitraria
2) El splicing está ejecutado por adaptadores moleculares que otorgan significado a las secuencias del ADN
3) El splicing consiste en un conjunto de procesos que garantizan la especificidad biológica.

Hay sin embargo una diferencia muy importante entre este proceso y el más conocido de la síntesis proteica. Mientras este último se desarrolla siempre sobre la base de un único código genético de naturaleza casi universal en los vivientes, los procesos de splicing presentan diferentes reglas en diferentes organismos lo que nos sitúa ante una pluralidad de códigos de splicing.

Barbieri hace una interesante lectura de la aparición de diferentes procesos semióticos a lo largo de la historia de la evolución de los organismos vivos. La complejidad de las formas vivas va acrecentándose, nos dice, al compás de la aparición de distintos procesos semióticos y sus correspondientes códigos y memorias orgánicas. La aparición de los nuevos procesos no desplaza sino que complementa a los anteriores. Así por ejemplo, las células procariotas como organismos más elementales apenas cuentan con códigos genéticos y códigos de transducción de señales. La aparición de las células eucariotas exige la aparición de procesos de remoción de intrones y por lo tanto de códigos de splicing que se añaden a los dos anteriores. La aparición de organismos pluricelulares motiva la emergencia de nuevas funciones semióticas como por ejemplo las que se identifican con códigos de adhesión y así vamos ascendiendo hasta la aparición de los códigos lingüísticos que nos caracterizan a los seres racionales.

Según Barbieri la emergencia del splicing con la compleja maquinaria molecular asociada (y que no puede ser concebida como el resultado de un proceso evolutivo gradual) va muy estrechamente asociada a la aparición de los organismos eucariotas porque es precisamente esta función de edición del mensaje procedente del ADN lo que permite la separación, no solo temporal sino también espacial, de las tareas de transcripción y traducción, posibilitando así la constitución del núcleo celular propio de los organismos eucariotas.

Pero lo interesante del proceso es que, en una perspectiva muy poco darwinista, lo que esta descripción del escenario evolutivo en términos semióticos nos dice es que la aparición de organismos superiores apoyados en la emergencia de nuevos procesos semióticos nunca ha provocado la extinción de las formas predecesoras. Los eucariotas nunca desplazaron a los procariotas y los organismos pluricelulares nunca ocasionaron la extinción de los eucariotas unicelulares. Cada nuevo código orgánico representa así una forma nueva y estable de vida que una vez nacida nunca ha desaparecido. Los nuevos códigos no han desplazado a los anteriores sino que se han añadido a ellos para permitir el aumento en la complejidad de las formas vivas. Incluso en los casos en los que la historia evolutiva parece apuntar a la ocurrencia de eventos de disminución en la complejidad en los fenotipos de ciertos organismos con relación a sus supuestos organismos predecesores nunca se ha producido un episodio de disminución en la complejidad funcional sustentada en los códigos orgánicos presentes en los mismos.

Por último, Barbieri nos apunta otra de las “intriguing properties” de los códigos orgánicos (la palabra “intrigante” es una de las más utilizadas en la literatura evolucionista contemporánea y aparece irremediablemente cada vez que un nuevo descubrimiento no se acomoda al paradigma dominante). Nos dice el excelente biólogo italiano: “el origen de un código completo es un evento súbito y ello significa que las grandes novedades evolutivas asociadas a ese código aparecieron súbitamente en la historia de la vida. Esto es una nueva explicación de las discontinuidades que ha documentado la paleontología, pero no se trata de una explicación ad hoc, ya que los efectos observados son una consecuencia directa de las propiedades de los códigos”

Poco más cabe añadir. Los códigos orgánicos son elementos de naturaleza formal que sustentan la complejidad de los seres vivos. Por su propia naturaleza formal no pueden ser el resultado de procesos graduales de acumulación de propiedades emergentes. Los códigos aparecen al mismo tiempo que la complejísima maquinaria molecular que los procesa de manera que no pueden ser justificados según procesos gradualistas de acumulación de variaciones imperceptibles.

La historia de las formas vivas en la Tierra, en consonancia con el registro fósil, no se acomoda a la teoría neo-darwinista imperante. La aparición de dichos procesos semióticos que exigen mecanismos formales de regulación y control no pueden explicarse como eventos meramente físico-dinámicos regidos por las leyes de la Naturaleza tal como las conocemos. Una causación inteligente parece, por tanto, la explicación más razonable.