lunes, 1 de octubre de 2018

Cita CDI: El primer animal de la historia surgió en medio de una explosión de genes nuevos




Criaturas tan diversas como la ballena jorobada y la mariquita descienden
del animal primigenio, el cual apareció hace cientos de millones de años.


El reino animal es una de las mayores historias de éxito de la vida, una colección de millones de especies que nadan, excavan, corren y vuelan por todo el planeta. Toda esa diversidad, desde las mariquitas hasta las orcas, evolucionó a partir de un antepasado común que muy probablemente vivió hace más de 650 millones de años.

Nadie ha descubierto un fósil del animal primigenio, por lo que no podemos asegurar cuál era su apariencia, pero dos científicos en el Reino Unido dieron un gran paso: reconstruyeron su genoma. Su estudio, publicado en Nature Communications, ofrece una pista importante en cuanto a la forma en que surgió el reino animal: con una explosión evolutiva de genes nuevos. Estos debieron ser parte crucial de la transformación de nuestros antepasados unicelulares en criaturas con cuerpos complejos compuestos de muchos tipos de células.

Los nuevos genes también demostraron ser extraordinariamente resistentes. De todos los genes en el genoma humano, el 55 por ciento ya se encontraba en el primer animal. “La gran sorpresa fue la cantidad que había de esos genes”, señaló Jordi Paps, un biólogo evolucionista de la Universidad de Essex y coautor del nuevo estudio.

Paps y Peter W. H. Holland, un zoólogo de la Universidad de Oxford, comenzaron por dibujar un árbol genealógico animal.

Nuestra propia especie pertenece a una rama, la de los vertebrados (animales con columna vertebral), junto con las aves, los reptiles y los peces. Estudios genéticos han demostrado que entre nuestros parientes invertebrados más cercanos se encuentran las estrellas de mar, mientras que las medusas y las esponjas son parte de nuestros primos más lejanos.

Los investigadores también han identificado a las especies unicelulares que son los parientes más cercanos al reino animal: pequeños protozoarios acuáticos que se alimentan de bacterias.

Los científicos eligieron 62 especies de estas tres ramas, incluyendo la nuestra, para estudiarlas en detalle. Analizaron el ADN de los organismos y catalogaron todos los genes que codifican proteínas, las moléculas que realizan innumerables reacciones químicas en nuestro cuerpo y que le dan estructura. (Los seres humanos tienen aproximadamente 20.000 genes que codifican proteínas).

Paps y Holland sumaron aproximadamente 1,5 millones de genes en total y luego calcularon el momento en el que evolucionaron por primera vez. Esto condujo a una historia genética muy amplia. Los humanos y los tiburones, por ejemplo, utilizan genes prácticamente idénticos para producir hemoglobina. Esto significa que los genes de la hemoglobina ya estaban presentes en su antepasado común.

No obstante, los genes de la hemoglobina no se encuentran en especies con una relación genética más lejana, como las esponjas. De modo que el gen evolucionó en los primeros vertebrados, mucho después del origen del reino animal.

Aunque algunos genes como el de la hemoglobina son recientes, otros son antiguos. Los investigadores descubrieron 6331 genes que estaban presentes en los antepasados que todos los animales vivos tienen en común.

Gran parte de esos genes aparecieron mucho antes que los animales. Algunos son esenciales para el funcionamiento básico de todos los seres vivos, como la multiplicación del ADN, y evolucionaron por primera vez hace miles de millones de años. Otros genes surgieron en fechas recientes y pueden encontrarse hoy en día en nuestros parientes unicelulares más cercanos.

Estos descubrimientos confirmaron los que se hicieron previamente en una cantidad más reducida de especies. Cuando surgieron los animales, la evolución adjudicó a los genes nuevas funciones.

Los protozoarios unicelulares, por ejemplo, usan algunos genes para producir proteínas que les permitan mantenerse unidos en pequeñas colonias. En los animales, estos genes ayudaron a las células a adherirse de forma permanente, lo cual es un requisito para la formación de un cuerpo.

Pero 1189 de los genes en el animal primigenio no se encuentran en nuestros parientes unicelulares más cercanos conocidos. Estos genes nuevos debieron evolucionar en protoanimales.

Paps afirmó que eso pudo suceder de dos maneras. En ocasiones, una cadena aleatoria de ADN sin ninguna función muta y comienza a producir una proteína. O bien un gen existente se duplica por accidente y una de las copias acumula mutaciones hasta comenzar a producir un nuevo tipo de proteína, incluso si la otra copia sigue realizando la función original.

El ADN recién adquirido resulta no estar involucrado en una serie de tareas aleatorias. En cambio, muchos de estos genes tienen funciones cruciales para la formación y el funcionamiento del cuerpo animal, por ejemplo, producir proteínas que las células utilizan para enviar señales a otras células. Paps y Holland también descubrieron que una cantidad de genes desarrollados por protoanimales están relacionados con el cáncer. Muchos de estos genes mantienen a las células trabajando armoniosamente y, cuando mutan, estas se multiplican sin control.

Iñaki Ruiz-Trillo, un biólogo del Instituto de Biología Evolutiva de Barcelona, quien no estuvo involucrado en el estudio, señaló que el florecimiento de genes nuevos podría representar una característica fundamental del reino animal. “Podrían utilizarse para definir lo que es un animal”, afirmó.

Paps supuso que la explosión de genes nuevos podría haber aparecido en los primeros animales, ya que el entorno desencadenó de alguna manera una gran cantidad de mutaciones. Sin embrago, otra posibilidad sugiere que los protoanimales acumularon de forma gradual todos estos genes nuevos a lo largo de cientos de millones de años, un intervalo de la historia evolutiva que los científicos aún no pueden documentar mediante el estudio de especies vivas.

Por Carl Zimmer
CADENA DE CITAS

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