Sección frontal de la cabeza de un embrión de pollo en el estadio 23, que muestra la distribución de transcripciones del gen Barx-1.
© Abigail Tucker, Wellcome Images.

La comprensión de la selección natural en términos genéticos consolidó el papel central de Darwin en el campo de la biología. La unión de la genética con la teoría de la evolución darwiniana fue bautizada como “la síntesis moderna”, con gran éxito, en un libro del nieto de Thomas Huxley, Julian, en 1942.

El estudio de genomas completos y colecciones de genomas ha aportado nuevos datos sobre los mecanismos de la evolución.

Las investigaciones más recientes se han centrado en el ADN de comunidades microbianas enteras, en vez de en microbios individuales. Estos estudios se enfocan en la cooperación, más que en la competencia. Por ejemplo, la serie de reacciones necesarias para formar o descomponer una determinada sustancia química puede distribuirse entre distintos microbios que vivan juntos, aunque pertenezcan a especies muy diferentes, de forma que sólo podrá completarse el proceso cuando todos los microbios trabajen juntos y cada especie produzca una reacción concreta dentro de la serie.

La investigación sobre el funcionamiento del genoma en células individuales revela también niveles de complejidad inesperados. Muchos genes están marcados con “notas marginales” especiales, dejadas al añadir o modificar grupos químicos en puntos concretos del exterior de la molécula de ADN. Estos marcadores condicionan el que los genes puedan activarse o desactivarse, de forma que el conjunto completo de marcadores en una célula indica su estado de desarrollo.

Además de estos marcadores epigenéticos, en estudios recientes se están encontrando numerosos tipos nuevos de la molécula de ARN mensajero que se leen a partir de secciones del genoma cuya finalidad se desconocía anteriormente, y ayudan también a regular la acción de los genes. Este es otro nivel más en que opera la selección evolutiva y todavía se encuentra en fase de estudio.

El ADN y los elementos transponibles o móviles

Un evento altamente significativo es la comprensión de cómo la evolución se da a lugar a través de cambios en el material genético del ADN. En el siglo 21, los científicos están comprendiendo más sobre cómo los genomas pueden cambiar sin alterar la información más básica que contienen -la secuencia de ADN. Estos cambios pueden incluso ser transmitidos a una nueva generación. El estudio de los cambios hereditarios en los genomas que pueden ocurrir sin un cambio en la secuencia de las ‘letras’ del ADN es lo que se conoce hoy en día como epigenética.

Los cambios epigenéticos se deben con frecuencia a la unión o remoción de grupos químicos relativamente simples. Pueden ser usados para marcar sitios particulares en el ADN. De manera alterna, éstos modifican las proteínas especiales que organizan el empaque de las largas y serpenteantes moléculas de ADN en las células de los organismos superiores. La alteración de estas proteínas –las histonas- pueden afectar la posibilidad de que una extensión particular de ADN pueda ser leída por los aparatos moleculares que usan la información que conserva.

Una manera particularmente poderosa en las que los cambios epigenéticos ejercen influencia en la actividad de los genes es cuando interactúan con otro rasgo recientemente descubierto de los genomas. Los genomas más completos son huéspedes de pedacitos de ADN que pueden saltar entre partes del genoma, e incluso entre células. Muchos son restos de virus que han infectado al ancestro del organismo durante su pasado evolutivo. Ellos todavía tienen un papel que jugar en la vida y la evolución actuales. Pequeñas secuencias repetidas –llamados transposones, elementos móviles o transponibles- se mueven de sitio en sitio en el genoma de las plantas, encendiendo o apagando genes completos.

El giro de la historia es que loselementos móviles son en sí mismos controlados por la adición de un grupo químico simple –un metil, el cual inhibe su transferencia de lugar a lugar. Sin embargo, cuando las plantas son expuestas a condiciones ambientales difíciles, estos grupos metil pueden ser retirados, de tal manera que los elementos móviles se activen nuevamente.

Peter Meyer, del Centro de Ciencias de las Plantas en la Universidad de Leeds, en Inglaterra, sugiere que este complejo sistema brinda beneficios a la planta, al permitirle adaptarse de manera más rápida a los cambios en el medio ambiente.

La comprensión de estos mecanismos es también importante cuando se trata de modificar las plantas al introducir nuevos genes. Estos genes recientemente insertados pueden trabajar de la manera que los científicos esperan en plantas jóvenes, pero también pueden inactivarse al envejecer la planta –particularmente si ha sido expuesta a condiciones difíciles. Los controles epigenéticos de las plantas modifican los marcadores en los nuevos genes, sin afectar su secuencia de AND, y hacer que dejen de funcionar.