Un experimento de rutina para probar un nuevo método de secuenciación de ADN en el Earlham Institute terminó revelando algo inesperado: un organismo microscópico recogido en un estanque del parque universitario de Oxford parece utilizar el código genético de una forma que los científicos no habían descrito hasta ahora.
El equipo del Dr. Jamie McGowan identificó el protisto, clasificado como Oligohymenophorea sp. PL0344, mientras analizaba muestras de agua dulce. Los resultados, publicados en PLOS Genetics, muestran que dos señales de parada del código genético han sido reasignadas a dos aminoácidos distintos: una combinación sin precedentes en cualquier otro organismo conocido.
El hallazgo: un código genético sin precedentes en un protisto de estanque
El Dr. Jamie McGowan, investigador postdoctoral del Earlham Institute, no buscaba revisar los fundamentos de la genética. Su objetivo era mucho más concreto: poner a prueba un método de secuenciación diseñado para trabajar con cantidades mínimas de material genético, incluso el procedente de una sola célula. La muestra de agua recogida en el parque universitario de Oxford era, en principio, un simple banco de pruebas.
Lo que encontró fue otra cosa. El organismo identificado como Oligohymenophorea sp. PL0344 resultó ser una especie desconocida con una variante del código genético que no había sido descrita en ningún otro organismo. El estudio se publicó en PLOS Genetics en 2023 y contó con financiación del Wellcome Trust dentro del Darwin Tree of Life Project.
«Es pura suerte que eligiéramos este protisto para probar nuestra metodología», reconoció McGowan. «Y demuestra lo que hay ahí fuera, subrayando cuánto desconocemos aún sobre la genética de los protistas.»
Por qué este organismo reescribe las reglas de la traducción genética
Para entender la relevancia del hallazgo, conviene recordar cómo funciona la traducción genética. Cuando una célula fabrica proteínas, lee el ARN mensajero en fragmentos de tres letras llamados codones. La mayoría codifican aminoácidos, los bloques que forman las proteínas. Tres codones —TAA, TAG y TGA— son una excepción: no codifican ningún aminoácido, sino que actúan como señales de parada que indican al ribosoma dónde debe terminar la construcción.
En Oligohymenophorea sp. PL0344, ese sistema opera de otro modo. Solo TGA actúa como señal de parada; los otros dos han sido reasignados. TAA codifica el aminoácido lisina y TAG codifica ácido glutámico.
Lo que hace excepcional este caso no es únicamente la reasignación en sí. En los escasos organismos donde TAA y TAG dejan de ser señales de parada, ambos cambian juntos y siempre hacia el mismo aminoácido. La idea de que estos dos codones estaban evolutivamente acoplados era prácticamente un principio establecido, casi incuestionable. Este organismo los desacopla y los asigna a dos aminoácidos distintos, una combinación no documentada hasta ahora.
El análisis genómico respalda esta interpretación: el equipo identificó genes de ARNt supresores que coinciden con los codones reasignados, lo que confirma que el organismo los lee como instrucciones para incorporar aminoácidos y no como señales de fin de gen.
Consecuencias: qué implica para la biología y la genética
El código genético es uno de los sistemas más conservados de toda la biología. La inmensa mayoría de los seres vivos, desde bacterias hasta mamíferos, comparten las mismas reglas básicas de traducción. Por eso este tipo de variaciones resultan tan llamativas: no ocurren con frecuencia y, cuando ocurren, suelen seguir patrones predecibles.
Este hallazgo sugiere que esos patrones admiten excepciones no previstas. El genoma del organismo también presenta un número mayor de codones TGA del esperado, lo que podría compensar la pérdida de las otras dos señales de parada y evitar errores durante la traducción.
Si una muestra de estanque recogida casi por azar puede deparar un hallazgo de esta naturaleza, cabe preguntarse cuántas variantes del código genético aguardan en organismos microbianos que permanecen poco estudiados.
Contexto: los ciliados como puntos calientes de variación genética
Los protistas son organismos eucariotas que no son animales, plantas ni hongos. El grupo incluye amebas, algas, diatomeas y ciliados, entre muchos otros. Su diversidad es tan grande que, como señala el propio McGowan, «apenas se pueden hacer generalizaciones» sobre ellos.
Los ciliados ya eran conocidos antes de este estudio por presentar una alta frecuencia de cambios en los codones de parada. Un trabajo posterior del mismo equipo, publicado también en PLOS Genetics en 2024, documentó múltiples reasignaciones independientes del codón UAG en ciliados filofaríngeos. Algunos de ellos, procedentes del conjunto de datos TARA Oceans, parecen utilizar UAG para codificar leucina, mientras que otras especies lo emplean para codificar glutamina. Estos cambios han surgido de manera independiente en varias ramas del grupo, lo que refuerza la idea de que los ciliados desafían de forma recurrente el código genético estándar.
Claves del descubrimiento
Existe al menos un organismo que reasigna dos codones de parada a dos aminoácidos distintos, una combinación que no había sido documentada previamente. El código genético, pese a su notable estabilidad a lo largo de la evolución, admite variaciones más diversas de lo que se pensaba. Los protistas, y los ciliados en especial, representan un territorio genético en gran medida inexplorado donde es posible encontrar excepciones a reglas que se consideraban universales. En conjunto, estos hallazgos apuntan a que la diversidad del código genético microbiano está lejos de haber sido cartografiada.
El estudio original fue financiado por el Wellcome Trust como parte del Darwin Tree of Life Project, con apoyo adicional del Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC), integrado en UKRI.