Proyecto Zoonomia: Los genomas de 240 especies de mamíferos explican riesgos de enfermedades humanas, rasgos poco comunes de los mamíferos y mucho más

Desde el murciélago abejorro de apenas un par de gramos hasta ballenas que suman muchas toneladas, las más de 6000 especies de mamíferos del planeta –humanos incluidos– son altamente divergentes. Durante los últimos 100 millones de años, se han adaptado a casi todos los entornos de la Tierra. En esta ocasión, una colaboración internacional de científicos en el Proyecto Zoonomia –el mayor recurso comparativo de genómica de mamíferos del mundo– ha catalogado la diversidad en los genomas de 240 especies de mamíferos que representan más del 80 % de las familias de mamíferos. A través de 11 artículos en esta edición de Science, sus hallazgos identifican partes del genoma humano que se han mantenido sin cambios después de millones de años de evolución, proporcionando información que puede arrojar luz sobre la salud y la enfermedad en los humanos. El trabajo de los autores también revela cómo se desarrollaron ciertos rasgos poco comunes de los mamíferos, como la capacidad de hibernar. Los autores afirman que estos análisis –y la amplitud de las preguntas a las que responden– apenas muestran una fracción de lo que es posible lograr con estos datos a fin de comprender tanto la evolución del genoma como la enfermedad humana.

El proyecto Zoomonia es un esfuerzo internacional en el que los investigadores secuenciaron una serie de genomas de mamíferos que alinearon posteriormente en una masiva tarea computacional. Usando la alineación, los investigadores identificaron regiones de los genomas —en ocasiones apenas letras individuales de ADN— que están más conservadas, o que no presentan cambios, entre distintas especies de mamíferos y a lo largo de millones de años de evolución, lo que los llevó a hipotetizar que estas regiones eran biológicamente importantes. Estas regiones —si bien no dan lugar a proteínas— pueden contener instrucciones que indican dónde, cuándo y cuánta proteína se produce. Los autores hipotetizan que las mutaciones en estas regiones podrían desempeñar un papel importante en el origen de las enfermedades o en las características distintivas de las especies de mamíferos.

A lo largo de sus análisis, los investigadores probaron esta hipótesis y fueron capaces de determinar que al menos el 10 % del genoma humano es funcional, diez veces más que el aproximadamente uno por ciento dedicado a la codificación de proteínas. Los hallazgos revelaron además variantes genéticas que probablemente desempeñen un papel causal en enfermedades humanas raras y comunes, entre ellas el cáncer. En un artículo recogido en el paquete, investigadores que estudian a pacientes con meduloblastoma identificaron mutaciones en posiciones evolutivamente conservadas del genoma humano que creen que podrían ser causantes de que los tumores cerebrales crezcan más rápido o se resistan al tratamiento. Los resultados muestran cómo el uso de estos datos y el enfoque en estudios de enfermedades podrían facilitar la identificación de cambios genéticos que aumentan el riesgo de enfermedad.

En otros artículos del paquete, los investigadores identificaron partes del genoma vinculadas a algunos rasgos excepcionales en el mundo de los mamíferos, como el extraordinario tamaño cerebral, el desarrollado sentido del olfato y la capacidad de hibernar durante el invierno. Los autores descubrieron que las especies con menos cambios genéticos en las regiones conservadas del genoma pueden ser particularmente susceptibles a la extinción, información que, de acuerdo con los autores, puede sentar las bases para comprender cómo gestionar una especie.

Otro estudio en el paquete muestra que los mamíferos ya habían comenzado a cambiar y divergir incluso antes de que la Tierra fuera golpeada por el asteroide que aniquiló a los dinosaurios hace aproximadamente 65 millones de años.  Un estudio diferente examinó más de 10.000 deleciones genéticas específicas para humanos utilizando datos de Zoonomia y análisis experimentales, relacionando algunas de ellas con la función de las neuronas. En otros trabajos de Zoonomia recogidos en el paquete se desvela una explicación genética a por qué un famoso perro de trineo de la década de 1920 llamado Balto pudo sobrevivir al duro paisaje de Alaska; se descubrien cambios específicos humanos en la organización del genoma; se utiliza el aprendizaje automático para identificar regiones del genoma asociadas con el tamaño del cerebro; se describe la evolución de las secuencias reguladoras en el genoma humano; se estudian las secuencias de ADN que se mueven alrededor del genoma; se descubre que las especies con poblaciones más pequeñas históricamente corren mayor riesgo de extinción actualmente, y se comparan genes entre casi 500 especies de mamíferos.

Este número especial va acompañado de dos artículos de Perspective que proporcionan más información sobre el enfoque, los hallazgos y los impactos futuros del proyecto Zoonomia.