¿Pueden surgir nuevos genes de forma natural en el genoma humano? De ser así, ¿cómo y con qué frecuencia sucede esto?

Los “nuevos genes” surgen naturalmente todo el tiempo por eventos mutacionales y por la inserción de ADN extraño por virus.

Los eventos mutacionales más comunes son las mutaciones puntuales somáticas. Estos son cambios de una sola base que ocurren en el ADN de una sola célula de nuestro cuerpo debido a modificaciones químicas (por ejemplo, químicos en el humo del cigarrillo, colorantes alimentarios, pesticidas, plastificantes, etc.), luz UV, exposición a rayos X, exposición al radón. gas, rayos cósmicos, etc. La mayoría de estos cambios son inofensivos, porque el cambio debe afectar a una parte bastante importante de un gen para alterar significativamente su función e incluso si esto sucede, la muerte de esa célula es intrascendente para la función de tejido en el que reside. Más importantes son las mutaciones que podrían alterar la regulación de la célula, permitiendo que se vuelva proliferativa, como en el cáncer.

Sin embargo, según una definición estricta, estos no son generalmente genes nuevos, sino variantes de genes existentes. Sin embargo, durante períodos más largos de tiempo evolutivo, los nuevos genes se desarrollan constantemente. En este caso, las mutaciones generalmente ocurren en las células reproductivas del cuerpo, es decir, en los espermatozoides y los óvulos. Estas mutaciones se transmiten a la descendencia y luego están presentes en todas las células del cuerpo. En este escenario, puede ocurrir una mutación que causa una mutación en el punto de destrucción de la función genética o incluso una duplicación de un gen, alterándolo para que le falte una región (típicamente una unidad conocida como exón) y por lo tanto no es funcional . En las generaciones posteriores, dado que no tiene función y no está bajo presión selectiva para permanecer sin cambios, podría estar sujeto a más eventos mutacionales hasta que en algún momento comience a mostrar una nueva función que sea útil para el organismo y vuelva a estar bajo presión selectiva con nuevas mutaciones retenidas que mejoran esta nueva función.

Otro escenario es un evento mutacional en el que parte de un gen se combina con parte de otro gen; esto puede suceder durante la división de las células germinales en un proceso llamado crossingover desigual. Tales eventos pueden dar lugar a proteínas híbridas con funciones novedosas o regulación novedosa. Este fue el origen de un nuevo gen que causa leucemia mielógena crónica y algunas otras leucemias (ver cromosoma Filadelfia).

Es probable que muchos de nuestros genes se hayan desarrollado de esta manera barajando y acumulando módulos más pequeños. Este proceso posiblemente se aceleró mediante la inserción de secuencias retrovirales que retuvieron la capacidad de moverse en el genoma, barajando genes a medida que se movían.

En general, hay un par de formas en que un gen puede cambiar:

1) A través de errores individuales a nivel químico
Esto generalmente ocurre cuando se produce un error espontáneo con una sola molécula en una cadena de ADN. Tal vez una proteína identificó incorrectamente qué molécula de ADN necesitaba colocarse a continuación, o tal vez la hebra fue alterada por la exposición a la radiación (del sol o de una máquina de rayos X). Estos tipos de mutaciones son generalmente inofensivos, porque solo una parte de su genoma es importante para la supervivencia real. Si los genes para el color de tu cabello se alteran en las células de tu hígado, no te afecta de manera significativa.

2) Absorción / introducción de otra fuente.
Cuando está infectado con un virus, el virus reemplaza físicamente o agrega nuevo ADN a su genoma en cualquier célula que esté infectada. Esto es técnicamente una mutación, pero como el sistema inmunitario destruye la célula una vez que se descubre la infección, los nuevos genes no se quedan (de todos modos, no desea esos genes).

En una nota relacionada, las bacterias pueden absorber el ADN de su entorno, así como de otras bacterias (en casos poco frecuentes). Dado que el ADN bacteriano se encuentra en el citoplasma celular en lugar del núcleo, es relativamente fácil de acceder y modificar. Hay muchos ejemplos de colonias enteras de bacterias que forman mutaciones que les dan resistencia a ciertos medicamentos, simplemente porque se colocan en un entorno con otra especie de bacteria que ha desarrollado la misma resistencia. Cuando un miembro de la especie original con la resistencia muere, una porción de su ADN puede ser incorporada por otra bacteria por accidente (Estas son porciones muy específicas de ADN llamadas plásmidos; solo el ADN que está en la formación de un anillo de plásmido puede ser transferido entre especies). En casos raros, una bacteria grande ocasionalmente puede incorporar otras bacterias enteras en sí misma (se cree que este es el origen de las mitocondrias en las células eucariotas).

Sin embargo, esto sucede a una escala tan microscópica que, de nuevo, es de poca preocupación para cualquier humano individual si una de sus células recoge accidentalmente algo de ADN adicional. El humano promedio (supuestamente) experimenta docenas de mutaciones menores a lo largo de su vida, lo que rara vez tiene consecuencias en una escala macro.

TL; DR, surgen nuevos genes todo el tiempo, pero su impacto suele ser mínimo hasta el punto de ser insignificante.