Gen
¿existe una unidad genética?
Si el dinamismo de una ciencia puede medirse por la velocidad a la que cambian muchos de sus conceptos, posiblemente no existe un ejemplo más apropiado que indique el dinamismo de la Genética que los avatares sufridos por el concepto de gen.
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El genoma se expresa, se transmite, se altera y evoluciona. Pero, ¿existe una unidad genética? ¿existe el gen? Primero debemos aclarar que aspecto -una estructura o un proceso- estamos interesados en definir, pues el concepto de gen variará según el tipo de fenómeno que queramos describir. Si lo importante es la transmisión la unidad puede ser el par de bases o el cromosoma. Si es la mutación, la unidad mínima es también el par de bases. Si es la evolución, el gen será la unidad mínima capaz de ser seleccionada (el optimón de Dawkins, 1982). No hay una definición de gen para todos los procesos genéticos.
El concepto de gen clásico supone que hay una unidad común a todos los procesos subyacentes a la expresión o transmisión de ciertos caracteres fenotípicos. El gen clásico es una abstracción de entidades no observables poseedoras de ciertas propiedades: es una inferencia del genotipo a través de la observación de fenotipos. El gen mendeliano es una unidad de función, estructura, transmisión, mutación y evolución que se distribuye ordenada y linealmente en cromosomas como perlas en un collar. Nótese cuan unificador y simplista es este criterio de gen. Los trabajos de S. Benzer sobre la estructura fina del gen promueven una revisión considerable de este concepto clásico. Es necesario fragmentar el gen. El gen ya no es ni la unidad de mutación, ni de recombinación, es solo una unidad de función, interviniendo en el desarrollo o la fisiología del organismo. Ahora bien, el gen codifica proteínas y como tal debe tener una estructura definida por el orden lineal de sus tripletes. Por lo que todavía es posible rescatar el binomio función-estructura para el concepto de gen.
Conforme empieza a conocerse más acerca de la estructura, la regulación y la expresión de los genes, su transcripción y traducción, se plantean nuevos interrogantes. La existencia de genes solapantes y el procesamiento alternativo rebaten la hipótesis de Beadle y Tatum: un gen -> un polipéptido. Más bien debe postularse la relación inversa, un polipéptido -> un gen (Lewin, 1994). Esta definición conserva la idea de que la función de un gen es codificar una proteína, pero se pierde toda referencia a como la secuencia de DNA está ordenada: no es necesario suponer el no solapamiento o la contigüidad física del mensaje. Vemos que el concepto estructural de gen empieza a diluirse. Pero hay más: ¿qué secuencia del ácido nucleico debe ser reconocida como parte del gen? ¿Sólo aquella que codifica para la proteína o también aquellas regiones que forman parte del transcrito primario, como los intrones, o aquellas regiones que regulan su expresión o incluso aquellas que pueden encontrarse muy lejos de las secuencias de codificación como es el caso de algunos intensificadores? El concepto de gen a este nivel, el molecular, se diluye e incluso se puede prescindir de su uso. Cada vez más se tiende a hablar de estructuras o regiones dentro del DNA poseedoras de ciertas propiedades en sus secuencias y/o en su función (o no función): marco de lectura abierto, secuencias codificadoras, secuencias reguladoras arriba o abajo del gen, intrones, secuencias repetitivas, etc.
Mi impresión es que cuanto más nos introduzcamos en los procesos moleculares de la expresión del DNA, más vamos a prescindir del concepto de gen. Creo que éste, originado de forma sencilla de observaciones del fenotipo, no puede englobar todos los detalles que se descubren en el nivel molecular. En cualquier caso, si debemos quedarnos con un aspecto, me quedaría con el funcional en un sentido amplio y me olvidaría de cualquier correlato estructural. Es decir, el gen como unidad de herencia es sólo una unidad de función y nada más. Mi definición de gen sería análoga a la de Li y Grau (1991): un gen es una secuencia de DNA o RNA que es esencial para una función específica, bien sea en el desarrollo o en el mantenimiento de la función fisiológica normal. La realización de esta función no requiere de la traducción del gen ni tan siquiera su transcripción. Dentro de esta definición amplia de gen (algunos autores consideran que un gen debe al menos codificar para un RNA) se distinguen (1) los genes estructurales, que codifican para proteínas (las cuales podrían ser reguladoras) o especifican RNAs específicos que solo se transcriben, y (2) los genes reguladores sin transcritos, tales como los genes o secuencias de replicación (que especifican el sitio de iniciación y terminación de la replicación del DNA), genes de recombinación (que proveen los sitios de engarce para las enzimas de recombinación), genes de segregación (los sitios específicos para que las fibras del huso durante la meiosis se adhieran a los cromosomas durante la segregación en mitosis y meiosis) y secuencias del DNA que reconocen e interactúan con proteínas, hormonas y otras moléculas.
P.D. (sep 2003): En los últimos años se han identificado cientos de micromoléculas de RNA que forman familias enteras en cualquier ser vivo y que sugieren la existencia de un mundo oculto del RNA. Parece que juegan un papel importante como factores de regulación de la transcripción o como catalizadores de reacciones bioquímicas. ¿Son genes estos RNAs? La definición de gen es hoy más imprecisa que nunca.
P.D. (febrero 2015): la inmensa información genómica y transcriptómica generada e interpretada en la última década han puesto de manifiesto la diversidad de elementos funcionales en las secuencias de los genomas y planteado nuevos interrogantes sobre la naturaleza del gen.
P.D. (abril 2017): Ensayo sobre la evolucion del término gen -> Portin, P. & Wilkins, A. (2017) The Evolving Definition of the Term "Gene". Genetics 2017 205:1353-1364
