La capacidad del ADN de regular genes separados entre sí dio origen a los animales

Un equipo de investigadores liderado por el CSIC ha descifrado los mecanismos genéticos responsables del gran éxito evolutivo de animales y humanos

26.04.2016 - España

Uno de los misterios sin resolver de la evolución es cómo aparecieron los animales a partir de sus ancestros unicelulares y qué mecanismos evolutivos habrían intervenido en el desarrollo de su complejidad corporal. Un equipo liderado por investigadores del Instituto de Biología Evolutiva (un centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas -CSIC- y la Universidad Pompeu Fabra) ha descubierto los mecanismos genéticos responsables del gran éxito evolutivo de los animales. Los resultados, que aparecen publicados en la revista Cell, apuntan a que estos mecanismos se hallarían en todo el reino animal, incluidos los humanos, pero no en sus ancestros unicelulares.

Según este nuevo trabajo, la gran innovación que diferencia a los animales de sus parientes unicelulares es la regulación distal, es decir, la capacidad que tiene el ADN de regular genes distantes entre sí y determinar con exactitud el momento de hacerlo. Secuencias de ADN que están situadas en otros cromosomas, o muy separadas de un gen en concreto, son capaces de activarlo o inhibirlo. “Esta habilidad nos permitió aumentar dramáticamente nuestro nivel de complejidad, hasta crear organismos del orden de decenas de billones de células, como en el caso de los mamíferos”, afirma Iñaki Ruiz-Trillo, investigador del CSIC en el Instituto de Biología Evolutiva (centro mixto del CSIC y la Universidad Pompeu Fabra).

Los investigadores han comparado los sistemas de regulación génica y epigenética de la ameba Capsaspora owczarzaki, aislada del aparato digestivo de un caracol de Puerto Rico, y los animales. Según los investigadores, la cantidad de mecanismos que ambos grupos comparten es superior a la que les diferencia. Por ejemplo, tienen en común la cadena gen Brachyury y el oncogen Myc, claves para el desarrollo de los animales. Asimismo, el ciclo vital de C. owczarzaki es complejo y tiene claras transiciones entre fases, que oscilan de una única célula a varias decenas. “Mientras C. owczarzaki emplea los mecanismos de regulación genética para controlar la transición entre sus fases del ciclo vital, los animales los usamos para poder especializar nuestras células, en concreto, para obtener las células nerviosas del cerebro o las musculares”, detalla Ruiz-Trillo.

Ser multicelular

Uno de los grandes beneficios de la multicelularidad, que surgió por primera vez hace unos 1.000 millones de años, es que permitió aumentar el tamaño corporal, habitar nuevos nichos y una división del trabajo en forma de diferentes tipos celulares. Según los resultados de este estudio, el origen de los animales no fue, por tanto, un compendio de innovaciones evolutivas a todos los niveles. Más bien fue un proceso de reciclaje evolutivo (o genético) que agregó complejidad genómica y permitió regular de manera más precisa las diferentes células que componen los organismos complejos.

“Con el tiempo se verá que muchos organismos unicelulares tienen ciclos de vida más complejos, incluso con comportamientos sociales y fases multicelulares que han pasado desapercibidos hasta ahora”, agrega Arnau Sebé-Pedrós, también científico del CSIC en el Instituto de Biología Evolutiva. El siguiente paso, según los investigadores, es llegar a aislar las células individuales de C. owczarzaki y analizarlas en detalle para poder determinar si todas sus células son iguales o si ya existe cierta especialización.

Publicación original

Sebé-Pedrós, A.; Ballare, C.; Parra-Acero, H.; Chiva, C.; Tena, J.; Sabidó, E.; Gómez-Skarmeta, J.-L.; Di Croce, L.; Ruiz-Trillo, I.; "The Dynamic Regulatory Genome of Capsaspora owczarzaki and the Origin of Animal Multicellularity."; Cell.

https://www.quimica.es/noticias/157798/la-capacidad-del-adn-de-regular-genes-separados-entre-si-dio-origen-a-los-animales.html