A 25 años de la publicación del Genoma Humano, el borrador que cambió a la humanidad

 

Hacia finales del siglo XX, la biología atravesaba una transformación silenciosa pero profunda. Durante décadas, los genetistas habían trabajado con mapas incompletos, estudios familiares y fragmentos aislados de información molecular, intentando reconstruir el funcionamiento del ADN humano pieza por pieza. Sin embargo, el avance de la tecnología y la creciente capacidad de secuenciar material genético hicieron posible plantear una meta que hasta entonces parecía inalcanzable: leer, de principio a fin, el conjunto completo de instrucciones biológicas de nuestra especie. Así nació el Proyecto Genoma Humano, una iniciativa internacional sin precedentes que reunió a laboratorios de distintos países con un objetivo común: descifrar el código que sustenta cada célula del cuerpo humano y ponerlo a disposición de toda la comunidad científica. No era solo un desafío técnico; era una apuesta por una nueva forma de hacer ciencia, colaborativa, abierta y orientada al futuro.

Hoy, veinticinco años después de la publicación del primer borrador del genoma humano en febrero de 2001, nos detenemos para mirar atrás y comprender la magnitud de aquel momento. Lo que se presentó entonces no fue una obra terminada, sino una versión inicial, amplia pero imperfecta, que permitió por primera vez explorar casi todo el ADN humano como un conjunto. Aquel hito marcó el inicio de una etapa distinta en la investigación biomédica y en nuestra comprensión de la herencia. Desde entonces, la genómica ha evolucionado de manera extraordinaria, revelando nuevas capas de complejidad y ampliando el alcance de sus aplicaciones. Conmemorar este aniversario no significa solo recordar una fecha histórica, sino reconocer el punto de partida de una transformación que continúa redefiniendo la biología, la medicina y nuestra percepción de lo que significa estudiar la vida a nivel molecular.

Nuestra máquina del tiempo nos lleva hoy a realizar un viaje hasta el contexto en que surgió el Proyecto Genoma Humano, recordaremos el anuncio del borrador y exploraremos cómo ese primer mapa cambió para siempre la investigación científica. Será un recorrido por decisiones audaces, descubrimientos inesperados y lecciones que siguen vigentes en la genómica actual.

Música del capítulo

Alexander Nakarada - Culprit Massacre
Orbital Odyssey - Contact ⧫ Deep Space Ambient Music 
8 Bit Universe - Messy [8 Bit Tribute to Lola Young]
The Lightning Seeds  - Pure

Enlaces

Ewan Birney E. (2021). The International Human Genome Project, Human Molecular Genetics, Volume 30, Issue R2, . Pages R161–R163.  Disponible en: 
https://doi.org/10.1093/hmg/ddab198 

Gibbs R. A. (2020). The Human Genome Project changed everything. Nature reviews. Genetics, 21(10), 575–576. Disponible en:https://doi.org/10.1038/s41576-020-0275-3 

Kent, W. J., & Haussler, D. (2001). Assembly of the working draft of the human genome with GigAssembler. Genome research, 11(9), 1541–1548.  Disponible en:
https://doi.org/10.1101/gr.183201 

Miga, K.H., Koren, S., Rhie, A. et al. (2020).  Telomere-to-telomere assembly of a complete human X chromosome. Nature 585, 79–84. Disponible en:
https://doi.org/10.1038/s41586-020-2547-7 

Naidoo, N., Pawitan, Y., Soong, R., Cooper, D. N., & Ku, C. S. (2011). Human genetics and genomics a decade after the release of the draft sequence of the human genome. Human genomics, 5(6), 577–622.  Disponible en: 

https://doi.org/10.1186/1479-7364-5-6-577 

Paul, S. (2025).  Breakthroughs in genetics and genomics research in the first 25 years of the new millenia. Nucleus 68, 441–444.  Disponible en:
https://doi.org/10.1007/s13237-025-00620-8

Schloissnig, S., Pani, S., Ebler, J. et al. (2025).  Structural variation in 1,019 diverse humans based on long-read sequencing. Nature 644, 442–452.  Disponible en:
https://doi.org/10.1038/s41586-025-09290-7 

Taylor D.J., Eizenga J.M., Li Q., Das A., Jenike K.M., Kenny E.E., Miga K.H., Monlong J., McCoy R.C, Paten B., Schatz M.C. (2024). Beyond the Human Genome Project: The Age of Complete Human Genome Sequences and Pangenome References. Annual Review Genomics and Human Genetics. 25:77-104. Disponible en:
https://doi.org/10.1146/annurev-genom-021623-081639 

Venter, J. C., Adams, M. D., Myers, E. W., Li, P. W., Mural, R. J., Sutton, G. G., Smith, H. O., Yandell, M., Evans, C. A., Holt, R. A., Gocayne, J. D., Amanatides, P., Ballew, R. M., Huson, D. H., Wortman, J. R., Zhang, Q., Kodira, C. D., Zheng, X. H., Chen, L., Skupski, M., … Zhu, X. (2001). The sequence of the human genome. Science (New York, N.Y.), 291(5507), 1304–1351. Disponible en:  https://doi.org/10.1126/science.1058040 

El Pangenoma Humano

En el capítulo anterior hicimos un viaje a través de la historia del genoma humano, que es, como se logró y algunos aspectos de sus primero resultados, que fueron publicados de forma más o menos completa, hacia el año 2001.  En aquel entonces, las revistas Nature y Science publicaron la secuencia de nucleótidos del genoma humano, reportando apenas un 92% de las secuencias totales, correspondiente a eucromatina, pero dejando por fuera un 8% de secuencias repetitivas consideradas en ese entonces genéticamente inactivas anteriormente llamadas secuencias satelitales o simplemente ADN basura, pero que en nuestro capítulo anterior denominamos ADN oscuro. 

En el mes de abril de 2022, un poco más de 21 años después de haberse concluido en los laboratorios los análisis que permitieron esta primera aproximación al genoma humano, el consorcio T2T, publicó en Science la “Secuencia completa de un genoma humano”, gracias al equipo liderado por el biólogo Sergey Nurk de Oxford Nanopore Technologies, consiguiendo la primera secuencia completa, pero con el inconveniente de que esto se hizo a partir del ADN de una célula de una mujer que la desarrolló en su placenta y sin el aporte de uno de los genomas parentales, una célula Mola Hidatiforme Completa o CMH.   

Esto es el ADN de un solo individuo, que por cierto es de origen europeo y con trazas de genomas neandertales, que además tiene muy pocas regiones compartidas con comunidades actuales de los demás continentes del planeta. Así, es de esperar que este genoma de referencia (T2T-CMH13) sirva, como decían los autores al final de su artículo, sirviera como base para “revelar la diversidad completa del género humano”.

En de octubre de 2004, se estableció que el número de genes que codifican proteínas que tiene el genoma humano estaba comprendido en una cifra de entre 20000 y 25000, y que esto representaba algo parecido a un valor que oscila entre un 2% a un 3% del total de la secuencia. Ese número asombró a los científicos de todo el mundo, dado que se esperaba una cantidad mayor, entonces surgía la pregunta de que ¿para qué servía todo el resto la secuencia de ADN? Ahora sabemos que este ADN no codificante tiene una gran importancia, por ejemplo, en la regulación de los genes. Pero además, el 25% del genoma humano está casi desierto con largos espacios entre un gen y otro.  Además se calcula que existen entre 250000 a 300 000 proteínas distintas., por lo que cada gen podría estar implicado por término medio en la síntesis de unas diez de estas proteínas. 

Con la publicación definitiva de los resultados del Proyecto Genoma Humano hacia  2003, se consiguió un logro trascendental, por primera vez había descifrado el código del ADN del humana, sin embargo un inconveniente, en ese momento, no se consiguió reunir toda la información del genoma, ya que por vacíos en la tecnología del momento, existían algunas lagunas o regiones sin rellenar que resultaban a menudo repetitivas y demasiado confusas para unirlas.  Gracias a los avances en la tecnología para manejar estas secuencias repetitivas, los científicos finalmente llenaron esos vacíos en mayo de 2021, y el primer genoma humano completo ha sido publicado oficialmente para finales de marzo de 2022.

Cada ser vivo tiene su propio genoma y salvo contadas excepciones, éste que es único. Dos individuos de la misma especie, en el caso de su material genético, este se parecerá más que si son de especies diferente, pero, aún así, estos genomas son diferentes. El pangenoma es el genoma que reúne varios genomas de la misma especie con la intención de poder dilucidar las pequeñas diferencias entre ellos.  El pangenoma que se está elaborando permitirá establecer e investigar las diferencias genéticas que provocan, por ejemplo, las enfermedades del ADN, pero también mejorará los test y permitirá comprender mejor la contribución de todas las variaciones genéticas al estado de salud y las enfermedades. También permitirá observar las diferencias en el éxito de los tratamientos dependiendo de la etnia o, a más corto plazo, detectar posibles rechazos en los trasplantes. Además, será muy útil para estudiar los orígenes del ser humano.

En  nuestro capítulo de hoy, veremos la segunda parte y final de este tema, que recapitula la información de algo que como tecnología tiene la capacidad de cambiar profundamente el campo de la salud humana, por las múltiples aplicaciones que trae, entender mejor nuestro código genético

Música del capítulo

Scott Buckley - Passage Of Time - Cinematic & Background (Royalty Free Music)

Disjoint Square - Skylight – HDSounDI: Most Epic Music Ever

Kabronero – Pescado Rabioso - Bajan - versión 8 Bit

Invisible – La llave del mandala

Enlaces

Amalio Telenti, Levi C. T. Pierce, William H. Biggs, Julia di Iulio, Emily H. M. Wong, Martin M. Fabani, Ewen F. Kirkness, Ahmed Moustafa, Naisha Shah, Chao Xie, Suzanne C. Brewerton, Nadeem Bulsara, Chad Garner, Gary Metzker, Efren Sandoval, Brad A. Perkins, Franz J. Och, Yaron Turpaz, and J. Craig Venter. 2016. Deep sequencing of 10,000 human genomes. PNAS. 113 (42) 11901-11906 Disponible en:

https://www.pnas.org/doi/epdf/10.1073/pnas.1613365113

International Human Genome Sequencing Consortium. (2001). Initial sequencing and analysis of the human genome. Nature, 409, 860-921. Disponible en: https://doi.org/10.1038/35057062

Nurk, S., Koren, S., Rhie, A., Rautiainen, M., Bzikadze, A.V., Mikheenko, A., Vollger, M.R., Altemose, N., Uralsky, L., Gershman, A., Aganezov, S., Hoyt, S.J., Diekhans, M., Logsdon, G.A., Alonge, M., Antonarakis, S.E., Borchers, M., Bouffard, G.G., Brooks, S.Y., Caldas, G.V., Chen, N-C., ... Phillippy, A.M. (2022). The complete sequence of a human genome. Science, 376(6588), 44-53. Disponible en: https://doi.org/10.1126/science.abj6987

Gershman et al. Epigenetic patterns in a complete human genome. Science (2022) 376. Doi: Disponible en: http://dx.doi.org/10.1126/science.abj5089

Vollger et al. Segmental duplications and their variation in a complete human genome. Science 376 (2022). Disponible en: http://dx.doi.org/10.1126/science.abj6965

Hoyt et al. From telomere to telomere: The transcriptional and epigenetic state of human repeat elements. Science (2022) 376. Disponible en: http://dx.doi.org/10.1126/science.abk3112

Aganezov et al. A complete reference genome improves analysis of human genetic variation. Science (2022) 376. Disponible en: http://dx.doi.org/10.1126/science.abl3533

Altemose et al. Complete genomic and epigenetic maps of human centromeres. Science (2022)376. Disponible en: http://dx.doi.org/10.1126/science.abl4178

Liao, WW., Asri, M., Ebler, J. et al. A draft human pangenome reference. Nature 617, 312–324 (2023). Disponible en: https://doi.org/10.1038/s41586-023-05896-x

Chin, CS., Behera, S., Khalak, A. et al. Multiscale analysis of pangenomes enables improved representation of genomic diversity for repetitive and clinically relevant genes. Nat Methods (2023). Disponible en: https://doi.org/10.1038/s41592-023-01914-y

Claros, M. G. (2022). Del genoma humano a su pangenoma pasando por los consorcios ENCODE y T2T. Encuentros En La Biología, 15(182), 23-33. Disponible en:

https://doi.org/10.24310/enbio.v15i182.17114

Martínez-Jiménez, F., Movasati, A., Brunner, S.R. et al. Pan-cancer whole-genome comparison of primary and metastatic solid tumours. Nature 618, 333–341 (2023). Disponible en: https://doi.org/10.1038/s41586-023-06054-z

Sitio del proyecto Encode en Nature. Disponible en:

https://www.nature.com/immersive/d42859-020-00027-2/index.html

SCREEN: Search Candidate cis-Regulatory Elements by ENCODE. Disponible en: http://screen.encodeproject.org/

La historia del Genoma Humano

El genoma humano se constituye en la secuencia completa de ADN, la cual está contenida en los 23 pares de cromosomas presentes en el núcleo de cada célula humana diploide. Recordemos que de los 23 pares que existen, 22 son cromosomas que se llaman autosómicos, y que son iguales independientemente del sexo del individuo, y un par de cromosomas que determinan el sexo y que puede ser dos cromosomas X o sexo homogamético en el caso de las mujeres, y un X y un Y en varones que son el sexo heterogamético.

La secuencia completa del ADN que conforman los genomas contiene el código genético, es decir, la información necesaria para la expresión altamente coordinada y adaptable al ambiente del proteoma, es decir, del conjunto total de las proteínas que produce un organismo. Esta información en realidad corresponde a sustancias químicas dispuestas de manera lineal en una molécula de doble hélice, cada una de ellas representada por una letra, pero que en realidad son sustancias químicas que forman parte de bloques elementales, llamados nucleótidos, y que corresponden a una serie de bases nitrogenadas, a saber, Adenina, Guanina, Timina y Citosina.

Son las proteínas, y no el ADN, son las principales sustancias efectoras, que poseen muchos tipos de funciones, como son: estructurales, enzimáticas, reguladoras y señalizadoras, todas ellas organizándose de manera específica y controlada en una serie de secuencias relacionadas e interconectadas como la maquinaria de un reloj suizo, y que se llaman vías metabólicas, formando parte del metabolismo o bien la estructuras que permite que un organismo este vivo, a través de complejas redes funcionales de interacciones. Así mismo, la organización estructural y funcional de las distintas células conforma cada tejido y cada órgano, y, finalmente, el organismo vivo en su conjunto. Así, el genoma humano en este caso contiene la información básica necesaria para el desarrollo físico de un ser humano completo.

En nuestro capítulo de hoy con ayuda del módulo de nanoorredución entraremos al pequeño mundo de las biomoléculas donde veremos de cerca el concepto de Genoma, tratando de entender lo que significa y cómo está formado

Música del capítulo

Knut Avenstroup Haugen - Lords of the Fallen OST - Main Theme

Nikhil Koparkar - The Wheel Of Time -- Music Theme Idea (Score Featuring Budapest Orchestra)

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Amalio Telenti, Levi C. T. Pierce, William H. Biggs, Julia di Iulio, Emily H. M. Wong, Martin M. Fabani, Ewen F. Kirkness, Ahmed Moustafa, Naisha Shah, Chao Xie, Suzanne C. Brewerton, Nadeem Bulsara, Chad Garner, Gary Metzker, Efren Sandoval, Brad A. Perkins, Franz J. Och, Yaron Turpaz, and J. Craig Venter. 2016. Deep sequencing of 10,000 human genomes. PNAS. 113 (42) 11901-11906.   Disponible en: 

https://www.pnas.org/doi/epdf/10.1073/pnas.1613365113

Doolittle WF. Is junk DNA bunk? A critique of ENCODE. Proc Natl Acad Sci U S A. 2013 Apr 2;110(14):5294-300. Disponible en: doi: 10.1073/pnas.1221376110.

Gershman, A., Sauria, M.E.G., Guitart, X., Vollger, M.R., Hook, P.W., Hoyt, S.J., Jain, M., Shumate, A., Razaghi, R., Koren, S., Altemose, N., Caldas, G.V., Logsdon, G.A., Rhie, A., Eichler, E.E., Schatz, M,C., O’Neill,R.J., Phillippy, A.M., Miga, K.M., Timp, W.(2022). Epigenetic patterns in a complete human genome. Science, 376(6588), 1-11. Disponible en:

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abj5089

Gómez Gutiérrez, A. (2022). El genoma humano: llenando los vacíos. Revista de la Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, 46(179), 577–579. Disponible en:

https://doi.org/10.18257/raccefyn.1712

International Human Genome Sequencing Consortium. (2001). Initial sequencing and analysis of the human genome. Nature, 409, 860-921. Disponible en: https://doi.org/10.1038/35057062

Nurk, S., Koren, S., Rhie, A., Rautiainen, M., Bzikadze, A.V., Mikheenko, A., Vollger, M.R., Altemose, N., Uralsky, L., Gershman, A., Aganezov, S., Hoyt, S.J., Diekhans, M., Logsdon, G.A., Alonge, M., Antonarakis, S.E., Borchers, M., Bouffard, G.G., Brooks, S.Y., Caldas, G.V., Chen, N-C., ... Phillippy, A.M. (2022). The complete sequence of a human genome. Science, 376(6588), 44-53.

Disponible en: https://doi.org/10.1126/science.abj6987