Consepte de Xene: Orixe, Historia e Evolución do Termo

Conceito de Xene

O termo xene (así como os de xenotipo e fenotipo) foi introducido por Wilhem Johannsen en 1909. Mendel non empregou nunca esa denominación para referirse ás unidades básicas da herdanza. En troques, el falaba de factores, aos que se refería como os responsábeis da transmisión dos caracteres hereditarios, que seguían unha serie de regras e proporcións numéricas que hoxe coñecemos como leis de Mendel.

Os xenetistas de comezos do século XX, que puxeron as bases da xenética clásica ou mendeliana, concibían o xene, de xeito análogo a Mendel, como “un tipo de unidade de contabilidade e cálculo”, en palabras de Johannsen, sen preocuparse pola súa base física. Paralelamente ao desenvolvemento da xenética clásica, en 1903 Sutton propuxo por primeira vez a relación entre os factores mendelianos e os cromosomas, relación que ficou ben establecida poucos anos despois.

O lugar que ocupa un xene no cromosoma recibe o nome de locus (loci en plural). Até hai pouco máis de vinte anos a idea de que os xenes ocupan sempre posicións fixas nos cromosomas era considerada, con algunhas excepcións, incuestionábel, até o punto de que os termos de locus e xene empregábanse case como sinónimos. O descubrimento dos elementos xenéticos móbiles (transposóns), presentes na maioría dos organismos, puxo de manifesto que aínda que a gran maioría dos xenes certamente ocupan unha posición concreta e fixa nos cromosomas, isto non é sempre así e as excepcións a esta regra son frecuentes.

En 1940 Beadle e Tatum estudaron a relación entre os xenes e os encimas no fungo Neurospora inducindo mutacións que afectaban á produción dos encimas necesarios para o crecemento do fungo e chegaron á conclusión de que cada xene ten soamente unha función, que consiste en ser responsábel da formación dun e soamente un enzima, idea que recibiu o nome de teoría un xene - un enzima.

Unha vez que a asociación entre xenes e cromosomas foi plenamente aceptada, a preocupación por coñecer a base física dos xenes comezou a estenderse. Até o ano 1943 a crenza practicamente unánime era que os xenes estaban formados por proteínas. En 1944, Avery, MacLeod e McCarthy demostraron que o material hereditario (os xenes) estaba formado exclusivamente por ADN, idea que foi posteriormente confirmada, en 1952, por Hershey e Chase, mercé a un sonado experimento realizado con bacteriófagos.

Á altura de mediados do século XX, o xene definíase como un fragmento de ADN que contén a información para a fabricación dun enzima, que actúa catalizando ou regulando algunha reacción metabólica que, a súa vez, determina un carácter hereditario e a súa expresión fenotípica. Posteriormente, esta definición ampliouse para conter todas as proteínas e non soamente os encimas; xa que logo, un xene sería un fragmento de ADN que contén a información para a fabricación dunha proteína.

Como queira que as proteínas poden estar formadas por unha ou máis cadeas polipeptídicas, chamándose neste último caso proteínas oligoméricas (como a hemoglobina), e que para cada cadea polipeptídica diferente existe un xene distinto, unha soa proteína pode estar determinada por máis dun xene. Se modificamos a definición para incluír as proteínas oligoméricas diremos que un xene é un fragmento de ADN que contén a información para a fabricación dunha cadea polipeptídica, co que a teoría un xene - un enzima convértese en un xene - un polipéptido.

Unha característica desta definición de xene é a chamada colinearidade entre o xene e o polipéptido, establecida por Crick en 1958. A colinearidade significa que a secuencia lineal de nucleótidos do ADN determina a secuencia lineal de aminoácidos da cadea polipeptídica da proteína, existindo unha correspondencia entre ambas as secuencias.

Unha vez máis o desenvolvemento da xenética molecular nos anos 80, e posteriormente o coñecemento desprendido do proxecto xenoma humano, fixo que o concepto de xene tivese que ser modificado en profundidade, abandonando case por completo a idea de colinearidade e poñendo en cuestión tamén a idea da correspondencia entre un xene e un polipéptido, como veremos de seguido (figura 1).

En primeiro lugar, os xenes das células eucarióticas conteñen secuencias non codificantes, chamadas intróns, intercaladas entre as secuencias codificantes, chamadas exóns. Os intróns son eliminados mediante un proceso coñecido como splicing, que ocorre despois da transcrición do ADN en ARN, e conduce á formación do ARN mensaxeiro maduro (mARN). A existencia de intróns implica que a colinearidade entre o ADN e o polipéptido se ve alterada.

Figura 1: Estrutura e distintas secuencias de ADN dun cromosoma humano

Táboa 1: Intróns e exóns dalgúns xenes representativos