Los lectores de noticias científicas probablemente os habréis encontrado más de una vez una historia que puede resumirse así:

“Descubren algo interesante en la región del genoma que hasta hace poco se consideraba basura”

Ese algo interesante puede consistir en secuencias que determinan el desarrollo del cerebro o la forma de nuestra cara, un gen clave para la celiaquía, un trocito de ADN que determina la evolución del cáncer, otro que permitirá curar la diabetes… todo tipo de maravillas, halladas gracias a que a alguien se le ocurrió buscar en lo que sus poco espabilados colegas creían un vertedero genético.

El mito del tesoro en el vertedero

El concepto ADN basura lleva muchos años divulgándose y enseñándose como si se tratase de un error surgido directamente de la arrogancia de los científicos. Un error que ahora, gracias a nuevos hallazgos y a un cambio de mentalidad, se estaría corrigiendo.

El mito dice así: Cuando los científicos empezaron a leer el genoma humano comprobaron que solo una minúscula parte consiste en ADN codificante, es decir, en genes con información para sintetizar proteínas. El resto del ADN, ¿para qué sirve? ¿Qué hace ahí? No lo sabían. Y, como no lo sabían, decidieron que se trataba de ADN inútil. Que estaba ahí simplemente porque no hacía daño. Que era chatarra. Y así quedó establecido como ortodoxia durante un tiempo vergonzosamente largo. Hasta que, por fin, las nuevas investigaciones comprobaron que esa gran cantidad de ADN no codificante tiene papeles cruciales.

El mito tiene variantes y oscila entre dos extremos:

1.- El ADN no codificante, “antes considerado basura” contiene algunos tesoros genéticos.

2.- El mal llamado ADN basura es todo él un tesoro genético.

Es una narración atractiva. Enfrenta de un modo más o menos explícito a unos “malos”: científicos anticuados, engreídos y sin imaginación, con unos “buenos”: científicos modernos, abiertos de mente y humildes ante la magnificencia de la naturaleza. Ésta nos habría dado una lección de modestia: aquello que creíamos que era absurdo porque no comprendíamos, en realidad tendría perfecto sentido.

Incontables noticias en los periódicos, blogs, libros de divulgación y abstracts de trabajos científicos reproducen el mencionado esquema año tras año. Profesores de biología de todo el mundo, en institutos y universidades, están enseñando a sus alumnos que el ADN basura es una hipótesis fallida.

Quizá debido a la compartimentación del saber, a una no siempre buena comunicación entre expertos de distintas especialidades, y a malentendidos habituales sobre la evolución, el negacionismo del ADN basura está muy extendido entre biólogos y bioquímicos. A menudo lo expresan con argumentos que harían alzar las cejas a cualquier iniciado en biología evolutiva:

“si este ADN ha llegado hasta nuestros días es que debe tener alguna función”.

El mismísimo Francis Collins, prestigioso genetista que dirigió el Proyecto Genoma Humano y luego los Institutos Nacionales de Salud estadounidenses, se ha revelado también como un negacionista del ADN basura: “Ya no usamos más esa expresión. Fue en gran medida un caso de arrogancia eso de imaginar que podríamos prescindir de alguna parte del genoma, como si supiéramos lo bastante para afirmar que no era funcional”.

Collins es un creyente cristiano, pero no es un creacionista. Quienes rechazan la evolución desde posturas religiosas no pueden aceptar que el diseñador inteligente que supuestamente nos creó haya metido tal cantidad de morralla en nuestros núcleos celulares. Una buena proporción de los textos que atacan al ADN basura procede de las organizaciones creacionistas. ¡Lo odian! Un genoma repleto de secuencias inútiles es prueba de que los seres vivos han ido cambiando mediante procesos ciegos, inconscientes, naturales. Siempre que un equipo científico ha encontrado algo interesante en una región del genoma “anteriormente considerada basura”, los creacionistas lo han celebrado como un golpe más en la cara de Darwin.

El Proyecto ENCODE

El “meme” del ADN basura como concepto erróneo y obsoleto alcanzó su apogeo en 2012, en lo que debería ser recordado como una de las mayores catástrofes de la comunicación científica. Ese año, con gran bombo, el Consorcio del Proyecto ENCODE (Encyclopaedia of DNA Elements) publicó simultáneamente treinta trabajos sobre el genoma humano. Más del 80% de éste, según hallaron, tenía “funciones bioquímicas”.

Se gastaron unos 400 millones de dólares. Espléndidos materiales divulgativos fueron producidos al mismo tiempo que se preparaban los papers científicos. La revista Nature lanzó un portal dedicado a ENCODE. En este vídeo de dibujos animados, narrado por el comediante y activista del pensamiento crítico Tim Minchin, ENCODE aparece representado como un robot gigante que, entre otras proezas, lucha contra el cáncer. ENCODE, explica el vídeo, “es un mapa que revela que el genoma entero es una jungla de ruidosa actividad, incluso las partes que solíamos considerar chatarra; no solo los genes sino también las instrucciones que les dicen qué hacer y cuándo”.

Hubo profusión de entrevistas a los científicos que habían participado en ENCODE. Ewan Birney, uno de los líderes, afirmó que ese 80% del genoma con función se convertiría probablemente en el 100% una vez avanzaran los estudios, y añadió: “Realmente no tenemos ninguna gran porción de ADN redundante. Esta metáfora del ADN basura no es tan útil”.

Roderic Guigó, coordinador del programa Bioinformática y Genómica del Centro de Regulación Genómica, dijo: “Hemos visto que partes del genoma que considerábamos ADN basura, sin utilidad, son en realidad muy importantes. Identificamos en estas secuencias unos 4 millones de interruptores de genes, es decir, de regiones reguladoras.”

¡Cuatro millones! Varios medios publicaron que El ADN antes conocido como basura era, en realidad, un gigantesco panel de control, un sistema operativo de la célula. Los titulares fueron sensacionales:

El ADN basura, demolido (The Wall Street Journal)

El estudio Encode desacredita la teoría del «ADN basura» (The Independent)

El ADN basura es esencial para el genoma humano (ABC)

El Proyecto Encode escribe una elegía para el ADN basura (Science)

No existe el ADN basura (QUO)

Pero el ADN basura sí existe y está presente en cantidades ingentes en los genomas de la mayoría de las especies vivas. La evidencia científica a su favor es aplastante y procede de múltiples ramas de la biología. Su negacionismo es una combinación de malentendidos, exageraciones, falsa modestia, ceguera ideológica y adanismo.

¿Cómo desmontar este titánico mito construido y defendido por investigadores de incuestionable valía, las mejores revistas científicas, un multimillonario proyecto genómico internacional, profesores, periodistas, divulgadores… y, además, por si fuera poco, la estrafalaria ayuda de los creacionistas? Parece una tarea imposible. Ante tan gargantuesco y multicéfalo rival parece que solo cabe rendirse. Quizá aquí debería acabarse este artículo. Pero no; queda mucho todavía.

Muchos investigadores, por supuesto, han salido en defensa del ADN basura. Algunos de los más activos y visibles son el experto en genómica T. Ryan Gregory, el vitriólico biólogo evolutivo Dan Graur, el bioquímico Laurence A. Moran, el biólogo del desarrollo y conocido bloguero PZ Myers o el biólogo molecular y computacional Sean Eddy. Las críticas al proyecto ENCODE llegaron también a las revistas científicas en forma de diversos papers, algunos muy interesantes por su carácter divulgativo. Con la ayuda de estos científicos, comenzamos el combate dividiendo al adversario en seis malentendidos o errores principales.

El ADN basura no surge de la ignorancia

El primer malentendido en esta historia es la leyenda según la cual el ADN basura fue un parche, una solución torpe que dieron los científicos cuando descubrieron una montonera de ADN extraño y no supieron para qué servía.

En realidad, el ADN basura fue una predicción basada en los límites de la selección natural y calculada mediante las matemáticas de la genética de poblaciones. Su origen es bastante anterior al comienzo de la era genómica. Como tal predicción, se fue cumpliendo a medida que se fueron secuenciando genomas de todo tipo de especies.

La selección natural hace muchas cosas. Adapta a las poblaciones al medio, las separa y modifica hasta producir nuevas especies, estructuras, órganos, instintos… Éste es el papel constructor o creativo de la selección natural. Lo lleva a cabo con la colaboración imprescindible de las mutaciones y con la participación de otros mecanismos evolutivos. Es su aspecto peor comprendido por los no expertos y el más atacado por los “antidarwinistas”. Pero no es el que nos interesa ahora.

El que ahora toca es el papel conservador de la selección natural, mucho más intuitivo, fácil de comprender y menos polémico. La selección natural conserva las funciones biológicas y evita que los genomas degeneren fatalmente por acumulación de errores aleatorios que suceden constantemente.

Todos somos mutantes; cada uno de nosotros nace con nuevas mutaciones que, cuando afectan un gen, pueden estropearlo, deteriorando su función o anulándola por completo. Además, todos heredamos de nuestros padres un conjunto distinto de alelos (variantes de un mismo gen) estropeados que nos pueden provocar desde nada (ningún efecto detectable) hasta pequeñas molestias o desventajas, enfermedades serias o incluso la muerte prematura. Cada población de seres vivos soporta una carga mutacional que, en ocasiones, llega a resultar fatídica.

Pero, en general, los genes se mantienen buen estado. Lo que los conserva no es magia arcana; simplemente, los individuos que tienen genes menos estropeados suelen reproducirse más que aquellos que tienen los genes más estropeados. Eso hace que, en cada generación, parte de las variantes defectuosas desaparecen de las poblaciones. Sin la selección purificadora (así se llama), la información de los genomas degeneraría a lo largo de las generaciones. Los organismos nacerían cada vez menos aptos y, finalmente, la vida se extinguiría por completo.

Los límites de la selección natural

Pero la selección purificadora no es un espectro inteligente (con la cara de Charles Darwin) que detecta cualquier pequeño error en el mundo y lo elimina ipso facto. Tiene limitaciones que los especialistas conocen y calculan. La capacidad de la selección natural para limpiar los genomas depende de factores como el tamaño de las poblaciones, sus oscilaciones o su diversidad. Sin una buena formación en teoría evolutiva, tendemos a considerar que la selección es omnipotente. En general, funciona de forma mucho menos eficaz de lo que creemos.

Nuestro genoma es larguísimo. Si todo él, enterito, tuviera funciones biológicas cruciales, la selección natural tendría que haber estado protegiendo y conservando varios millones de secuencias útiles distintas. Y no puede hacerlo.

Los genetistas de poblaciones, teniendo en cuenta lo que saben sobre las tasas de mutación, los tamaños habituales de los genes, la recombinación, el censo efectivo de las poblaciones, etc., comprueban que tal hipótesis es inviable. Una selección natural tan eficaz habría requerido que cada humano tuviera una cantidad astronómica de hijos (los números, en este trabajo de Graur). Millones de hijos que luego, casi todos, a causa de pequeños defectos, tendrían que haber muerto sin descendencia. Esto habría que aplicarlo al resto de animales, plantas y microorganismos de la Tierra. No cabríamos en en el Sistema Solar.

Por tanto, en el mundo real existe un límite en el número de loci (genes en sentido amplio), que la selección natural puede conservar. En 1970 ya se había estimado que el número total de genes humanos sería como mucho de unos 30.000. Esta cantidad era asombrosamente pequeña para el pensamiento de la época. Hoy en día, sin embargo, parece muy acertada.

Susumu Ohno es citado a menudo como el padre del ADN basura (aunque la historia es más complicada). Dedujo en 1972 que esos treinta mil loci útiles incluirían tanto los genes típicos que codifican proteínas como sus posibles regiones reguladoras. El ADN esencial (útil) representaría aproximadamente el 6% de nuestro genoma. El resto, más de un 90% del genoma, no puede estar siendo conservado por la selección natural y, por tanto, carece de función. El ADN basura fue deducido mediante una teoría científica sólida, no inventado a la desesperada para tapar un misterio. Surgió del conocimiento, no a partir de la ignorancia.

(continuará en la segunda parte, donde por fin aparecerá la cebolla)

Este post ha sido realizado por @Paleofreak y es una colaboración de Naukas con la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU.