FAQ: El Proyecto ENCODE y el supuesto fin del ADN basura

Marchando otra de titulares "discutibles":

• El "ADN basura" tiene un propósito según revela un nuevo mapa del genoma humano (CBC News)
• El estudio Encode demuele la teoría del "ADN basura" (Wired, The Independent)
• El concepto del "ADN basura" demolido por un nuevo análisis del genoma humano (The Washington Post)
• El ADN basura, demolido (The Wall Street Journal)
• No existe ADN basura (QUO)
• El ADN basura es esencial para el funcionamiento del genoma humano (Expansión)

En realidad está muy bien probada la existencia de grandes cantidades de ADN basura en los genomas de los seres vivos de todo tipo (hasta en las bacterias). Los trabajos recién publicados a los que se hace referencia en esas noticias no han tirado por tierra este "concepto" del ADN basura, ni sus autores lo han afirmado en esos trabajos. Comencemos el FAQ*
¿Qué es el ADN basura?
Aunque no hay una definición perfectamente consensuada, en general se entiende que el ADN basura es aquel que no tiene ninguna función biológica, que existe en el genoma sin aportar características ventajosas o útiles al organismo portador, y cuya acumulación es tolerada hasta cierto punto. Puede incluir, por ejemplo, restos de antiguos genes que se han degradado o restos de secuencias de origen "parasitario" (inserciones de virus, transposones defectivos, etc.).
¿Cuánto ADN basura hay?
En el genoma humano, algo más del 50% consiste en transposones defectivos y pseudogenes que claramente son basura. Éste sería probablemente un mínimo; el porcentaje real bien podría llegar hasta el 90%, pero esto es controvertido. En una bacteria como la del tifus, la Rickettsia, el 24% de su genoma consiste en pseudogenes (antiguos genes que se han degradado) y ADN no codificante que se comporta evolutivamente como ADN basura.

¿Es lo mismo ADN basura que ADN no codificante?
No. El ADN no codificante es toda secuencia de ADN que no codifica (no sirve para especificar) la secuencia de una proteína. A veces se dice que es el ADN que no consiste en genes (aunque  podríamos discutir durante horas la definición de gen). Se sabe desde hace mucho tiempo que el ADN no codificante puede tener diversas funciones, como por ejemplo regular la producción de las proteínas. Es un error llamar "ADN basura" a todo el ADN no codificante, o en general a las secuencias que no conocemos bien. Sin embargo, está bien probado que gran parte del ADN no codificante es realmente ADN basura.
¿Es lo mismo ADN basura (junk DNA) que ADN oscuro (Dark DNA Matter)?
Tampoco, exactamente. Por lo general esta expresión se refiere a esas grandes regiones del genoma cuya función, si es que tienen alguna, se desconoce. Incluiría por tanto al ADN basura real.
¿La expresión "ADN basura" es científica o solo se usa en el periodismo y la divulgación?
Es una expresión genuinamente científica (se debe al gran genetista evolutivo Susumu Ohno). Sin embargo hay bastantes científicos que no quieren usarla porque piensan que da lugar a malentendidos. La escriben entrecomillada o la reservan para las discusiones menos formales. Otros investigadores la emplean sin complejos y la podemos encontrar en varios artículos especializados.
¿No será que el ADN basura tiene una función, pero no la conocemos?
Partiendo de la teoría evolutiva y del conocmiento acumulado hasta ahora sobre genética y genómica, parece muy improbable (por no decir imposible) que todo el ADN tenga una función, porque eso implicaría que existe un mecanismo misterioso que inmediatamente le "encuentra" una utilidad a todas y cada una de las secuencias que se desactivan por mutaciones o que aparecen como consecuencia de transposiciones e infecciones. También es prácticamente imposible que la selección natural elimine cualquier secuencia inútil que aparezca en un genoma, ya que su coste energético y por tanto su influencia en el número de hijos del individuo va a ser despreciable (especialmente en un ser vivo tan enorme como un humano). Solo cuando la acumulación de estas secuencias "se sale de madre" y comienza a suponer una desventaja, la selección natural empezará a "sacar la basura". Estos argumentos teóricos, y otros más largos y difíciles de explicar, hacen inevitable la existencia del ADN sin función en los genomas, especialmente en los genomas grandes. Pero además, experimentalmente se comprueba que hay secuencias que evolucionan como cabría esperar si no tuvieran función y resultaran "invisibles" a la selección natural.
Pero ¿Y si su función es simplemente estar ahí, de relleno, para dar estabilidad al cromosoma o algo así?
Ésa es una hipótesis muy interesante y me parece que aún se está sometiendo a prueba. Se puede considerar que, en ese caso, el ADN basura no sería estrictamente basura. Su secuencia estaría libre para evolucionar "basurilmente" pero se conservaría, más o menos, su cantidad. Modificar la secuencia al azar no tendría consecuencias, pero eliminar ese ADN conllevaría problemas serios para el organismo. Las pruebas que yo conozco van predominantemente en contra de esa hipótesis del "ADN basura estructural" (ejemplos para los más entendidos: 1, 2).
Pero yo he leído varias veces que se han encontrado funciones a lo que antes se consideraba ADN basura.
En mi opinión el error ahí ha consistido en considerar ADN basura "por defecto" a una secuencia sin haberla estudiado bien primero.
¿Por qué los medios están diciendo que unos estudios han demolido la teoría del ADN basura?
Porque se ha producido un gran malentendido y han metido la pata tanto científicos como divulgadores. Los trabajos del proyecto ENCODE concluyen que el 80% del genoma humano (y quizá más) tiene lo que han llamado funcionalidad bioquímica específica. Este concepto se ha confundido con el de "función biológica" y por tanto se ha pensado erróneamente que refutaba la existencia de una gran cantidad de ADN basura.

¿Qué es ENCODE?
ENCODE significa Encyclopedia Of DNA Elements. Es un gigantesco proyecto científico internacional que busca, en palabras de Ed Yong, catalogar cada letra del genoma humano que "hace algo". ENCODE acaba de producir treinta artículos que se han publicado en diversas revistas  científicas, incluida la ínclita Nature.
¿Qué significa que una secuencia de ADN tenga "funcionalidad bioquímica específica"?
Según lo que he entendido, los científicos del ENCODE quieren decir con eso que la secuencia, al menos en alguno de los tipos de células las que han investigado, está desplegada y expuesta, o que muestra indicios de que está siendo transcrita (produciéndose ARN), o bien que hay proteínas que están adheriéndose a esa secuencia.
¿No implica esa "funcionalidad bioquímica específica" que esa secuencia de ADN está haciendo algo útil y por tanto no es basura?
No. Toda esa actividad podría ser inútil, irrelevante e incluso contraproducente para la célula.
¿Pero no es más lógico que el ADN basura no haga nada?
El ADN no hace "nada" por sí solo, ni siquiera cuando no es basura. Son las proteínas y otras moléculas de la maquinaria celular quienes reconocen secuencias, se pegan a ellas, despliegan o empaquetan zonas del ADN, transcriben las secuencias, etc. Una proteína reguladora puede estar pegándose a una secuencia basura porque ésta se parece a la de una secuencia "util", por ejemplo.

¿Han dicho los científicos del ENCODE que la "funcionalidad bioquímica" de una secuencia implica función o utilidad o ventaja para el organismo?
Que yo sepa, no.
¿Han dicho los científicos del ENCODE que sus hallazgos refutan la existencia del ADN basura?
Creo que no, aunque no descarto que lo hayan dicho en entrevistas. Ni siquiera encuentro la palabra junk en los trabajos de libre acceso publicados en Nature.

¿Entonces todo se debe simplemente a una confusión de tipo terminológica?
El concepto bioquímico de "función" es muy distinto al biológico, pero probablemente hay bastante más miga en este asunto. Hay mucha gente que, psicológicamente (dejando a un lado si conoce o no las pruebas científicas) parece molestarle el concepto de ADN basura. Resulta más atractiva para la mente la idea de funciones y mecanismos desconocidos aún por descubrir, que la idea de unas secuencias inútiles acumulándose sin control en un sistema tan "maravilloso" como es la célula. Yo he conocido a muchos biólogos que niegan tajantemente la existencia del ADN basura por motivos puramente filosóficos.
¿Por qué este malentendido es nefasto para la lucha contra el creacionismo?
Porque los creacionistas niegan la existencia del ADN basura ya que, según ellos Dios, ha diseñado los sistemas biológicos, y no es digno de Dios ponerse a crear basura en el genoma. Los creacionistas llevan años publicando artículos tóxicos y desinformativos sobre la investigación del ADN no codificante. Los titulares del principio de este post suponen un triunfo estratégico para ellos.
¿Hay alguien que también se haya quejado del malentendido?
Sí, especialmente Lawrence Moran, autor de Sandwalk, que lleva ya unos cuantos posts sobre el tema (en el primero se le nota bastante cabreado).
En Twitter también ha surgido mucho escepticismo, por ejemplo PZ Myers, de Pharyngula: "ENCODE basically calls *any* molecular interaction with DNA functional. It's intensely circular"
¿Y no será que el malentendido lo tienes tú y otros, y que estáis equivocados en todo este asunto?
¡Por supuesto, siempre! Es perfectamente posible y estoy encantado de leer tus argumentos :o)
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*FAQ significa Fervientes Admiradores de la Quimiolitotrofía