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Un microbio de estanque reescribe los «puntos finales» genéticos y añade otra excepción a las reglas generales del código genético
Un experimento rutinario para probar un flujo de trabajo de secuenciación unicelular reveló por accidente una forma inusual de lectura del código en un ciliado; el hallazgo recuerda a la comunidad científica que el lenguaje compartido de la vida es mucho más flexible que la versión de los libros de texto.
El código genético suele describirse como el lenguaje común de la vida: tres bases en el DNA forman un codón, que indica a la célula qué aminoácido incorporar, o cuándo detenerse al llegar al final de la síntesis de una proteína. Este conjunto de reglas está muy conservado en la mayoría de los organismos, por lo que cada excepción descubierta no es solo una curiosidad, sino algo que obliga a los investigadores a reconsiderar cómo evoluciona la vida dentro de un marco que parece fijo.
El protagonista inesperado de esta ocasión es un ciliado diminuto aislado de un estanque de agua dulce en University Parks, de la University of Oxford, en el Reino Unido, al que el equipo de investigación denomina Oligohymenophorea sp. PL0344. Según la explicación del Earlham Institute, los investigadores originalmente estaban probando un flujo de trabajo de secuenciación de DNA unicelular con baja cantidad inicial de material, no buscando de forma deliberada códigos genéticos anómalos; sin embargo, los datos del genoma y del transcriptoma no encajaban con la tabla de lectura convencional, lo que hizo aflorar esta señal inusual.
En el código genético estándar, TAA, TAG y TGA suelen ser codones de parada, responsables de marcar el final de una secuencia codificante de proteínas. Pero el estudio publicado en PLOS Genetics muestra que este nuevo ciliado que no ha podido cultivarse con éxito conserva solo TGA como señal de parada; TAA fue reasignado a lisina, mientras que TAG fue reasignado a ácido glutámico. En otras palabras, dos símbolos que en la mayoría de las formas de vida representan un «punto final» se convierten en este organismo en «palabras» distintas.
Esta disposición es especial no solo porque se hayan reescrito codones de parada. Los ciliados ya son un grupo con relativamente más variaciones del código genético, y anteriormente también se sabía que algunas especies convierten codones de parada para usos como aminoácidos; pero el artículo de investigación señala que la situación en la que UAA y UAG codifican aminoácidos distintos es la primera variante conocida de este tipo del código genético. El equipo de investigación también encontró en el genoma genes de tRNA supresores complementarios a estos codones reasignados, lo que aporta respaldo a nivel molecular a que la «tabla de lectura» efectivamente ha cambiado.
Desde una perspectiva evolutiva, es como si se hubieran modificado a escondidas las reglas de puntuación dentro de una gramática antigua, pero aun así todo el texto pudiera leerse sin problemas. La síntesis de proteínas necesita evitar paradas erróneas, paradas omitidas o la lectura de aminoácidos equivocados, y cualquier cambio podría tener un coste; por eso, este tipo de excepciones ayuda a los investigadores a preguntarse en qué condiciones puede reasignarse el código genético y qué mecanismos celulares permiten que un sistema reescrito siga siendo funcional.
Sin embargo, por ahora este hallazgo procede principalmente de evidencias de secuencia, como el genoma, el transcriptoma y los genes de tRNA. El organismo estudiado es un ciliado para el que aún no se ha establecido un sistema de cultivo estable, y su origen también se limita a una muestra específica de agua dulce; no permite inferir directamente que las reglas de lectura de la mayoría de los organismos sean igual de flexibles, ni significa que las aplicaciones médicas o biotecnológicas estén ya al alcance. Los datos relacionados se han depositado en el European Nucleotide Archive, y el equipo de investigación también ha puesto a disposición datos de apoyo en Zenodo, dando a otros investigadores la oportunidad de volver a analizarlos y compararlos.
El verdadero significado quizá resida en que devuelve la «excepción» desde los márgenes al centro de la cuestión: la vida no se perpetúa únicamente mediante un diccionario fijo, sino que, a lo largo de una evolución prolongada, pone a prueba repetidamente lecturas viables. Este microbio de estanque recuerda que incluso el código genético, considerado una regla básica de la vida, puede conservar en una gota de agua discreta versiones que aún no se han sabido leer.