Dado el punto de vista antropocéntrico que nos caracteriza como especie, puede sorprendernos que tengamos una cantidad de cromosomas menor o un genoma más pequeñoque otros seres vivos.
El número de genes de un organismo no siempre guarda relación con su complejidad. Por supuesto, organismos con muy pocos genes han de ser, por necesidad, muy simples. Pero también existen abundantes especies consideradas más simples que un animal, como hongos, plantas o protozoos, que tienen muchos más genes que muchos animales.
El genoma humano
El ser humano no tiene un genoma pequeño. Salvando casos de monosomías o trisomías, en cada célula diploide de un ser humano hay 23 pares de cromosomas. Cada célula haploide, es decir, espermatozoides y óvulos, tiene los 23 cromosomas simples, desemparejados.
La longitud total de un juego diploide de cromosomas es de entre 6270 y 6370 millones de pares de bases —según sean cromosomas sexuales XY o XX; el cromosoma X es más largo, por lo que variantes intersexuales tienen una cantidad de genes distintas—. Esas ‘bases’ hacen referencia a las bases nitrogenadas del ADN, que son las letras que conforman el mensaje genético. Se mide en pares de bases porque cada cadena de ADN tiene dos hebras entrelazadas.
Para percibir mejor esta magnitud, puede pensarse que si fuese un texto escrito en folios, con una tipografía monoespaciada y fuente tamaño de 12 puntos, sin espacios, la secuencia genética de un juego diploide de ADN ocuparía cuatro millones de páginas (dos millones por cada hebra). Si se pudiera estirar totalmente, la cadena de ADN de una sola célula humana mediría más de 2 metros de longitud.
En toda esa secuencia, tenemos en torno a 27 000 genes, aunque este valor no necesariamente ha de estar correlacionado con la longitud de la secuencia de ADN. No todos los genes miden lo mismo, y no toda la secuencia codifica para genes. Además, algunos genes se solapan sobre otros. De hecho, hay seres vivos que tienen más genes, con secuencias más cortas.
Un buen ejemplo son la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster) y el gusano nematodo Caenorhabditis elegans, dos de los animales más empleados en laboratorio, y de los que mejor conocida es su genética. La mosca de la fruta tiene un genoma con una longitud de 180 millones de pares de bases, mucho más largo que el de C. elegans, que ronda los 102 millones de pares de bases; sin embargo, el nematodo tiene 19 000 genes, más de los 13 700 que tiene la mosca.
El tomate: 7000 genes más que tú
Aunque inicialmente pueda parecer que las plantas son más simples que los animales, desde el punto de vista genético, no siempre es cierto. Cuando empezó el estudio de los genomas, se hicieron varias aproximaciones predictivas de cuántos genes debían de tener las plantas, en función del tamaño de su secuencia genética.
Una de las primeras predicciones se realizó en una planta modelo ampliamente estudiada y utilizada como especie modelo en genética: Arabidopsis thaliana. En función del tamaño de su genoma, se asumió que debía de tener en torno a 25 500 genes, un número muy elevado, aunque algo inferior al de los seres humanos. Sin embargo, cuando el genoma fue secuenciado, se descubrió que esta planta de la familia de las crucíferas tiene más de 45 000 genes.
El tomate tiene algo menos de carga genética; se han identificado 34 727 genes, casi un 30 % más que el genoma humano, y se organizan en una secuencia genética que abarca apenas 900 millones de pares de bases, una séptima parte de la longitud de la secuencia humana.
Esta cantidad inusualmente elevada de genes es algo bastante generalizado en las plantas. Según el grupo de investigación liderado por Lieven Sterck, del Instituto Interuniversitario de Biotecnología de Flandes, en Gante, Bélgica, la explicación para esta gran cantidad de genes, a pesar de una secuencia mucho más corta, es que durante la evolución de las angiospermas se ha producido una multiplicación génica de forma reiterada. Los investigadores piensan que las angiospermas ancestrales probablemente tenían menos de 14 000 genes, que se han ido duplicando e incluso triplicado en las últimas decenas de millones de años.
Tras esta multiplicación de genes parecen, además, estar algunos aspectos importantes del desarrollo de los frutos. Las copias de repuesto de cada gen seguramente mutaron de forma independiente, adquiriendo nuevas funciones sin perder las funciones anteriores, pues se preservaban también copias sin alteraciones. Esta redundancia genética le confiere a la planta una mayor versatilidad, y le permite adquirir todo un repertorio bioquímico con el que suplir las necesidades que los animales cubren empleando comportamientos activos.
En el caso del tomate y otras especies de la familia de las solanáceas, se estima que hubo un evento de triplicación del genoma completo hace unos 70 millones de años, y probablemente, fue un aspecto clave en su supervivencia tras el cataclismo que produjo la extinción masiva de finales del Cretácico.