El tiburón de Groenlandia (Somniosus microcephalus) es el vertebrado más longevo del mundo: su esperanza de vida se sitúa en torno a 500 años. Un reciente estudio genómico ha comenzado a revelar los factores moleculares que permiten esta vitalidad sin parangón, secuenciando el extenso genoma de esta especie, lo que podría ofrecer pistas valiosas sobre los mecanismos de longevidad en otros organismos, incluidos los humanos.
El equipo internacional de investigadores que secuenció el genoma del tiburón de Groenlandia, el pez más grande del Ártico, ya que puede alcanzar los 7 metros, afrontó uno de los mayores desafíos en la investigación genética: descifrar un código de 6.500 millones de pares de bases, el doble del genoma humano.
“Hasta ahora solo se habían secuenciado unos pocos animales con un genoma aún más grande”, señala Arne Sahm, experto en fenómica computacional y primer autor del estudio, en referencia a especies como el ajolote y el pez pulmonado.
El tamaño del genoma del tiburón de Groenlandia, también conocido como tiburón boreal o dormido, se debe en gran medida a la presencia de secuencias repetitivas, llamadas ‘elementos transponibles’, que suponen más del 70% de su material genético.
Estas secuencias, comúnmente consideradas ‘genes saltarines’ o ‘genes egoístas’ por su capacidad de duplicarse y moverse a lo largo del genoma, suelen ser perjudiciales para la integridad genética en otras especies. No obstante, en el caso del tiburón de Groenlandia, los elementos transponibles no solo no representan un problema, sino que juegan un papel crucial en su longevidad.
A diver junto a tiburón de Greenlandia. / Doug Perrine
Los investigadores sostienen que la expansión de los elementos transponibles en el genoma del tiburón de Groenlandia impulsa la duplicación de ciertos genes de reparación del ADN. Este proceso es clave para evitar daños en el material genético, que, de acumularse, puede provocar enfermedades asociadas al envejecimiento y cáncer.
Un gen esencial
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“En cada una de nuestras células, el ADN sufre daños miles de veces al día y unos mecanismos moleculares especializados lo reparan constantemente”, explica el neurobiólogo Alessandro Cellerino, líder del grupo de investigación en el Instituto Fritz Lipmann.
Los genes duplicados específicos para la reparación del ADN son esenciales en el tiburón de Groenlandia, que ha desarrollado una red de mecanismos que protegen su genoma y, por tanto, contribuyen a su longevidad. Todo indica que el tiburón ha evolucionado para utilizar los propios elementos transponibles y activar estos mecanismos de reparación.
“Creemos que la evolución del tiburón de Groenlandia ha encontrado una forma de contrarrestar los efectos negativos de los elementos transponibles sobre la estabilidad del ADN”, añade Sahm, que sugiere que la relación entre los elementos transponibles y la reparación del ADN podría ser una de las claves para entender la longevidad de este tiburón.
An example of tiburon from Greenland. / Julius Nielsen
Entre los hallazgos genéticos que llamaron la atención del equipo está la alteración en la proteína p53, conocida como el ‘guardián del genoma’, crucial para la respuesta a daños en el ADN, que actúa como un mecanismo de defensa contra el cáncer en muchas especies, incluidos los humanos.
En el caso del tiburón de Groenlandia, la p53 ha experimentado una modificación que podría estar relacionada con su capacidad para resistir enfermedades a lo largo de siglos.
“Esta proteína está mutada en aproximadamente la mitad de todos los cánceres humanos y es el supresor tumoral más importante que conocemos. Por lo tanto, es un gen esencial para la longevidad“, señala el biólogo computacional Steve Hoffmann, líder de grupo en el Instituto Leibniz.
Aplicaciones biotecnológicas y médicas
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Este descubrimiento resalta la posibilidad de que los cambios en la proteína p53 y otros genes supresores de tumores estén vinculados a una longevidad excepcional en ciertas especies.
“A diferencia de otras especies, el tiburón de Groenlandia parece contar con un sistema particularmente eficiente para el control y reparación del ADN, un aspecto que podría resultar fundamental para comprender cómo combatir enfermedades relacionadas con el envejecimiento en humanos“, apuntan los investigadores.
A Greenland shark accidentally captured at the Pamiut research site in southwest Greenland. / Julius Nielsen
“Nuestro proyecto proporciona ahora una base para futuros estudios independientes que nos ayudarán a comprender mejor la evolución de esta notable especie”, afirma Paolo Domenici, investigador del CNR-IBF de Pisa y coautor del estudio. La secuenciación del genoma permitirá a los científicos analizar genes clave de esta especie, así como investigar posibles aplicaciones biotecnológicas y médicas.
Los científicos también se muestran interesados en investigar los mecanismos que regulan los elementos transponibles en el genoma del tiburón, que podrían ofrecer respuestas sobre cómo controlar o limitar su propagación en otras especies.
“Ahora podemos empezar a responder si el silenciamiento de los elementos transponibles en los tiburones de Groenlandia es diferente al de otras especies”, expone Helene Kretzmer, del Instituto Max Planck de Genética Molecular. Esta línea de investigación podría dar lugar a avances importantes en el estudio de los procesos de envejecimiento celular en animales y, potencialmente, en humanos.
“Este trabajo es una piedra angular para comprender mejor las bases de la fisiología extrema del tiburón de Groenlandia. Además, nos ayuda a evaluar por primera vez su diversidad genómica y, por lo tanto, el tamaño de la población de esta especie vulnerable”, señala John Fleng Steffensen, de la Universidad de Copenhague, que lleva 15 años estudiando estos animales.
Informe de referencia: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.09.611499v1.full
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