1025

MEMORIAS
DE LA
REAL ACADEMIA DE CIENCIAS Y ARTES
DE BARCELONA
TERCERA ÉPOCA NÚM. 1025
VOL. LXIV NÚM. 8
RELLEGINT EL MISSATGE GENÈTIC: GENS, GENOMES,
DIVERSITAT I COMPRESIÓ DE LA VIDA I DELS HUMANS
MEMÒRIA LLEGIDA PER L'ACADÈMIC ELECTE
Dr. JAUME BERTRANPETIT I BUSQUETS
A l’acte de la seva recepció el dia 18 de febrer de 2010
DISCURS DE RESPOSTA PER l’ACADÈMIC NUMERARI
Excm. Sr. Dr. LLUÍS SERRA I CAMÓ
Publicada el mes de febrer de 2010
BARCELONA
2 0 10
RESUM
RELLEGINT EL MISSATGE GENÈTIC: GENS, GENOMES, DIVERSITAT I
COMPRENSIÓ DE LA VIDA I DELS HUMANS
L'anàlisi genètica i genòmica és una eina poderosa per a entendre l'evolució.
Tenim un bon coneixement de la dinàmica del genoma a través de les
generacions, és a dir, dels canvis que es produeixen en el genoma en el transcurs
del temps i de la velocitat a què s'esdevenen. Gràcies a això és possible
reconstruir, en el passat, quan i com es va produir una determinada quantitat de
diferència genètica que observem en els genomes actuals (per exemple, entre les
poblacions humanes actuals o entre el genoma humà i el del ximpanzé). Així
doncs, el genoma és el resultat d'un procés evolutiu que podem reconstruir. A
més, la immensitat del genoma ens permet analitzar diferents regions segons les
preguntes proposades: l'origen de la humanitat moderna o la divergència amb
altres espècies de primats.
Quan l'anàlisi genòmica comparada es fa en regions que poden ser funcionals
podem mesurar les forces selectives. La selecció purificadora ens il·lumina
respecte a regions del genoma que han de tenir algun tipus de funció, tot i que la
biologia experimental encara no hagi descobert quina. A més, la força d'aquesta
selecció purificadora ens permet analitzar xarxes moleculars funcionals i
reconèixer la importància relativa dels diversos components gràcies a mesures de
les restriccions que hi ha hagut al canvi (dispensabilitat evolutiva).
D'altra banda, la selecció positiva o adaptativa ens mostra els casos en què
variants genètiques específiques han estat seleccionades i, posteriorment, són a la
base de l'adaptació; les diferències esdevingudes per selecció positiva seran a la
base dels caràcters específics d'una població o, fet més interessant, d'una espècie,
la qual cosa permet una incursió a qüestions tan interessants com reconèixer bases
biològiques i genètiques de la singularitat biològica humana. La integració
d'aquests coneixements en contextos amplis (el genoma i les xarxes moleculars
funcionals) aporta una gran millora en les possibilitats explicatives i integradores
de les bases biològiques de les adaptacions complexes. Sens dubte, el
coneixement del genoma ens està obrint cada dia noves portes per a la
comprensió biològica del que vol dir ser humà.
RESUMEN
RELEYENDO EL MENSAJE GENÉTICO: GENES, GENOMAS,
DIVERSIDAD Y COMPRENSIÓN DE LA VIDA Y DE LOS HUMANOS
El análisis genético y genómico es una herramienta poderosa para entender la
evolución. Tenemos un buen conocimiento de la dinámica del genoma a lo largo
de las generaciones, es decir, de qué cambios se producen en el genoma en el
transcurso del tiempo y a qué velocidad. Gracias a esto es posible reconstruir
cuando y como se produjo en el pasado una determinada cantidad de diferencia
genética que observamos en los genomas actuales (cómo por ejemplo, la existente
entre las poblaciones humanas actuales o entre el ser humano y el chimpancé).
Así pues, tenemos el genoma como resultado de un proceso evolutivo que
podemos reconstmir. Además, la inmensidad del genoma nos permite analizar
diferentes regiones según las preguntas propuestas: el origen de la humanidad
moderna o la divergencia con otras especies de primates.
Cuando el análisis genómico comparado se hace en regiones que pueden ser
funcionales podemos medir las fuerzas selectivas. La selección purificadora nos
ilumina respecto a regiones del genoma que deben tener algún tipo de función,
aun cuando la biología experimental todavía no haya descubierto cuál. También
la fuerza de esta selección purificadora nos permite analizar redes moleculares
funcionales y reconocer la importancia relativa de los diferentes componentes
gracias a medidas de las restricciones que ha habido al cambio (dispensabilidad
evolutiva).
La selección positiva o adaptativa, por otra parte, nos muestra los casos en los
que variantes genéticas específicas han sido seleccionadas y están,
posteriormente, en la base de la adaptación; las diferencias conducidas bajo
selección positiva estarán en la base de los caracteres específicos de una
población o, hecho más interesante, de una especie, permitiendo una incursión a
cuestiones tan interesantes como reconocer las bases biológicas y genéticas de la
singularidad biológica humana. La integración de estos conocimientos en
contextos amplios (el genoma, las redes moleculares funcionales) aporta una gran
mejora en las posibilidades explicativas e integradoras de las bases biológicas de
las adaptaciones complejas. Sin duda, el conocimiento del genoma nos está
abriendo cada día nuevas puertas para la comprensión biológica de qué quiere
decir ser humano.
ABSTRACT
RE-READING THE GENETIC MESSAGE: GENES, GENOMES,
DIVERSITY AND THE UNDERSTANDING OF LIFE AND HUMANS
Genetic and genomic analysis is a powerful tool to understand evolution. We
have a good understanding of the dynamics of genomes through generations, that
is, of the changes that occur in the genome with time and at which speed they
occur. With this, it is possible to reconstruct when and how a given amount of
genetic difference that we observe in present day genomes arose in the past; this
may, for example, be applied to the differences we observe among human
populations or between humans and other primate species. The genome is, thus,
the result of an evolutionary process that can be reconstructed. Moreover, the
huge size of the genome allows analyzing different regions according to the
question posed, from large-scale differences between species to more minute
variations in population dynamics.
When comparative genomics is carried out in regions that may be functional, it
is possible to measure the selective forces. Evidence of purifying selection may
indicate genomic regions which must have some kind of biological function, even
if experimental biology has not yet discovered which. Calculating the strength of
this purifying selection permits the analysis of functional molecular networks by
quantifying the relative importance of the networks' components as a measure of
restrictions on change (evolutionary dispensability).
On the other hand, positive or adaptive selection can detect cases in which
specific genetic variants have been selected and are found as bases for adaptation;
these differences, driven by positive selection, will be at the foundation of
population-specific or, more interestingly, species-specific characteristics,
allowing us to address questions as interesting as the recognition of the biological
and genetic bases of human singularity. The integration of these concepts in a
wide context (the full genome, functional molecular networks) increases the
explanatory and integrative potential of the biological bases of complex
adaptations. No doubt, the deep knowledge of the genome continually opens new
opportunities for the biological understanding of the meaning of being human.