Mas VH en Anolis carolinensis

En el estudio que hicimos del locus IGH de Anolis carolinensis encontramos 61 regiones VH. En el scalfold 731 fue donde encontramos la mayoría de ellas. Debido a que en los extremos encontramos genes que ya no correspondían a genes de anticuerpos creímos que aquí acababa el locus. Ha sido una sorpresa al revisar los datos de que pasados varios genes para el receptor vomeronasal siguen apareciendo genes VH. A día de hoy he encontrado unos 40 genes adicionales. Por lo tanto habrá que hacer una segunda versión del mapa y reeditar todas las secuencias y comprobar la composición de los grupos y familias de regiones VH.

Es importante estudiar cómo se genera la diversidad de los anticuerpos en lo reptiles. Existen bastantes indicios de que los genes de los anticuerpos de estos animales no han cambiado mucho en los últimos 300 millones de años. Las VH de los mamíferos se han generado muy recientemente y no quedan restos de aquellas que les debieron dar origen. Algunas de las VH de Anolis carolinensis parece que se corresponden con aquellas que existían en los tiempos en que se generaron los reptiles.

Las VL de las aves

En el pollo se ha descrito la generación de la diversidad de los anticuerpos mediante un proceso particular. Tanto en las cadenas pesadas como las cadenas ligeras solamente existe un gen VL viable. El resto de los genes variables se consideran pseudogenes que donan parte de su secuencia para generar la diversidad mediante recombinación con el gen VL viable. A pesar de que este hecho esta muy descrito en el pollo no está claro si va a ocurrir lo mismo en todas las especies de aves. También se producen cuestiones evolutivas. Un pseudogen tiene un tiempo de vida evolutivo limitado debido a la imposibilidad de expresarse. Esto condiciona la no selección de esta secuencia con permisividad para mutaciones y delecciones que acabaran borrando el gen.

Las aves parece que solamente tienen cadenas ligeras Lambda. Esto nos puede ayudar para reestudiar este fenómeno en la actualidad con los locus completos del pollo y el zebra finch. Además otra cuestión que queda pendiente es si la capacidad de generación de diversidad en el pollo se ha generado en la línea evolutiva de las aves o es heredado de los reptiles. En los reptiles hemos encontrado que presentan cadenas kappa y lambda. Su descripción y análisis detallado en los siguientes días nos darán la solución.

Como hacer investigación

Hay un cambio en la metodología de investigación. Los trabajos de laboratorio siempre han conllevado la necesidad de una gran cantidad de aparataje, reactivos y manipulación para la realización experimentos. La mayor parte del tiempo es dedicada a la realización del experimento mientras que la actividad intelectual de su preparación y análisis duraban menos. En la actualidad con la aparición de la automatización de los laboratorios y nuevas máquinas que generan enormes masas de datos se crea una nueva actividad investigadora mucho más fácil y satisfactoria. En estos momentos se están generando muchos más datos de los que el sistema puede analizar. Además esta situación tiene visos de perdurar sobre todo en biología ya que en los siguientes años probablemente puedan ser secuenciados (su DNA) de todos los seres vivos.

Parece que en otras ciencias también está ocurriendo lo mismo. En física y astronomía todos los datos que se obtienen de observaciones son introducidos igualmente en Internet.

Una visión inteligente de aquel que se incorpora a las labores de investigación debería aprovecharse de esta situación. Los datos están en Internet y el aprendizaje de su obtención y manipulación le darían una gran ventaja. Si continúa por el método clásico no le queda más camino que realizar un duro trabajo para obtener financiación y la ejecución experimental de laboratorio, siendo necesario probablemente tres años de trabajo para obtener uno o dos artículos con suerte.

¿Se cumple la teoría de la selección clonal en teleósteos?

Parece que en muchas especies de peces teleósteos existen más de un locus IGH. A pesar de que muchos de los genes parece que van a ser pseudogenes puede que existan más de una IgM funcional. Además es posible que ocurran varios procesos de reagrupamiento asociados a cada una de las zonas en que se encuentran las VH-DH-JH. Esto conlleva a la idea de que un mismo linfocito podría expresar dos anticuerpos diferentes.

Uno de los conceptos básicos en que se sustenta la teoría de la selección clonal es el de una célula un anticuerpo. Tardó muchos años en demostrarse pero al final quedó claro. Desde luego en humanos y en roedores está muy demostrado. Desde que este concepto fue asimilado. inconscientemente lo hemos aplicado a todo el proceso evolutivo de los anticuerpos, pero quizás algunas líneas evolutivas lo podrían haber perdido como en el caso de los peces teleósteos. En aquellos peces en que se demuestre la existencia de dos IgM funcionales es necesario hacer experimentos para confirmar si se producen más de un reagrupamiento génico y si a la vez se conforman más de un anticuerpo por celula.

Cambio genómico inducido

Para que los seres vivos puedan evolucionar es necesario que ocurran cambios en su genoma. Existe un consenso de que los cambios fundamentales en los genes son la mutación y los procesos de recombinación que conllevan a duplicaciones y conversiones génicas. Además puede que los trasposomas también intervendrán en los procesos de duplicación génica.

Los cambios en el genoma siempre se han considerado un proceso accidental estocástico. La mutación somática siempre se ha descrito como un proceso aleatorio que tiene una tasa de ocurrencia por unidad de tiempo. Los procesos de duplicación génica igualmente son considerados accidentes mayores. Todos estos accidentes curiosamente se consideran los actos fundamentales de la evolución. Sobre las nuevas formas fenotípicas que generen estos cambios del genoma actuará la selección natural, que condicionará el mantenimiento o la desaparición de lo originado tras el accidente.

Por lo tanto es difícil pensar que haya cambios genéticos programados o estructurados en la actividad biológica de los seres vivos (esto sería lo contrario a lo accidental o casual). Sin embargo dentro de la propia teoría evolutiva se considera que la diversidad es necesaria para que exista evolución. Contra mayor diversidad mayor evolución se desarrolla. Por lo tanto sería lógico pensar que la propia selección natural condicionará la existencia de procesos de variación genética que dieran diversidad a grupos de seres vivos. Así podrían ocurrir cambios genéticos a consecuencia de mecanismos biológicos existentes en los propios seres vivos que facilitarán una evolución adaptativa. Esto último es muy factible que esté ocurriendo en la zona genética que codifica para la regiones VH. Lo que hemos visto en el pez espinoso de la generación rápida de un repertorio podría ser un paradigma de este fenómeno. Sería interesante estudiar y buscar si hay algo encerrado en las secuencias de estas zonas para poder intentar deducir el proceso biológico subyacente.

Normas evolutivas

Durante muchos años la evolución se consideró consecuencia de pequeños cambios genéticos accidentales, que posteriormente entran en el proceso de selección natural. Cuando se descubrió la mutación somática, ésta engranó perfectamente con estas ideas y con los conceptos gradualistas en la evolución. Así un gen que codifica a una proteína irá sufriendo mutaciones, algunas de las cuales (la mayoría) son irrelevantes, mientras que un pequeño número tendrán efectos beneficiosos o negativos dentro del contexto selectivo. Prácticamente la base genética de la evolución se basó en esta concepción.

La secuenciación de numerosos genes evidenció la presencia de las familias supergénicas. Estas familias únicamente se pueden entender como consecuencia de un proceso de duplicación de genes durante la evolución. Estos datos ya indican procesos de cambio nivel del DNA muy superiores a los predichos exclusivamente por la mutación. En los últimos años con la secuenciación de los genomas se ha añadido la presencia de los transposomas. Probablemente estas secuencias deben ayudar al proceso de recombinación y duplicación de genes.

En los peces teleósteos se evidencian procesos de duplicación múltiples de los anticuerpos. En la línea evolutiva de los animales terrestres, los procesos de duplicación parecen ser más esporádicos. A pesar de eso se podrían llegar a conclusiones de que en el proceso evolutivo de los anticuerpos existen una serie de normas o leyes que nunca se han alterado. Una primera norma es clara:

- Todos los vertebrados presentan IgM (anticuerpo con cuatro dominios inmunoglobulina con segmentos JH en su región 5').

Una segunda norma también es clara aunque más difusa:

- Todos los vertebrados presentan un anticuerpo en la región 3' de la IgM.

Una tercera:

- Los los genes de los anticuerpos tienden a combinarse o duplicarse generándose nuevos anticuerpos. Este proceso siempre ha de dejar una IgM integra, mientras que el resto que los anticuerpos puede variar ampliamente.

¿Porque todo esto es así?. La IgM debe jugar un papel principal. Todos los procesos que condicionen su eliminación son letales. No ocurre lo mismo con el resto de anticuerpos, pudiendo estos combinarse para generar otros anticuerpos que pudieran dar ventajas evolutivas. Estas no tienen que ser obligatorias para el mantenimiento de la viabilidad del individuo sino que le dan una ventaja evolutiva que facilitan su supervivencia.