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Un grupo de investigadores reportó el pasado 12 de octubre en Science la secuenciación completa del genoma del Chlamydomonas reinhardtii, y lo han comparado con los 15.000 genes que tenemos en común plantas y animales.

Microfotografía por inmunofluorescencia en falso color de Chlamydomonas reinhardti. Foto: DOE Joint Genome Institut.

Los genes del alga unicelular Chlamydomonas contienen más datos acerca del antepasado común a plantas y animales que la más rica excavación paleontológica y pueden ayudar a entender el origen de ciertas enfermedades en humanos.
El estudio muestra que este alga ha mantenido muchos genes que desaparecieron durante la evolución de las plantas terrestres, y que tiene otros asociados con algunas funciones en humanos, así como otros cuya función es desconocida pero que se suponen asociados con procesos metabólicos.
Aunque Chlamydomonas es más una planta que un animal, hay similitudes entre organismos fotosintéticos y animales que sorprenderían al hombre de la calle. Hace 20 años nadie hubiera supuesto que un alga retuviera genes asociados a funciones asociadas con los seres humanos y que serían útiles para el desarrollo de la comprensión básica de las enfermedades humanas.
Chlamydomonas es un alga de unas 10 micras de diámetro que está presente en el suelo y en el agua. Realiza la fotosíntesis como las plantas, pero divergió en el árbol evolutivo de la rama común a las plantas terrestres hace 1000 millones de años. Y se separó de la rama común de los animales hace 1600 millones de años. Usa dos flagelos para moverse que han desaparecido en las plantas con flores terrestres.
Los flagelos son equivalentes a los cilios y centríolos en células animales. Los centríolos están involucrados en la división celular y forman parte del huso sobre el cual se separan los cromosomas durante la mitosis para formar dos células a partir de una. Los cilios son importantes para diversas funciones en animales.
El estudio identifica muchas nuevas proteínas que están asociadas con los flagelos, distinguiendo aquellas relacionadas con sus movimientos y las que están asociadas con funciones sensoriales.
El análisis además ha revelado nuevas pistas acerca de diversas enfermedades que afectan a humanos y que están asociadas con una disfunción en los cilios, como algunas patologías que afectan a los riñones o a los ojos.
Los investigadores hicieron además un estudio comparativo entre los genes de esta especie y otras especies para así estudiar la historia evolutiva de Chlamydomonas y su relación con otros organismos. De las 6968 proteínas homólogas (que tienen casi la misma secuencia de aminoácidos y por tanto la misma función) encontraron que Chlamydomonas comparte el 35% tanto con plantas con flores como con animales y un 10% con humanos pero no con las plantas.
Muchas proteínas de esta especie, como aquellas proteínas que transportan los nutrientes a través de al membrana celular, le hacen adecuada para vivir en ambientes especiales como el suelo. Aunque algunas de estas proteínas también están presentes en plantas, otras lo están sólo en animales.
Su genoma codifica también muchas familias de proteínas reguladoras, incluyendo algunas relacionadas con el emparejamiento y la sexualidad.
Numerosos genes y familias de genes encontrados están ligados a la síntesis de azucares y polisacáridos para usarlos como fuente de energía o como bloques estructurales en los cloroplastos, que son los orgánulos que realizan la fotosíntesis.
Comparando su genoma pudieron además identificar proteínas compartidas con plantas y algas, pero que no están presentes en organismos no fotosintéticos. Algunas de ellas se han conservado en todo el reino vegetal y están presentes en las cianobacterias (organismos que han estado en este planeta desde hace 3000 millones de años).
La mayoría de las proteína secuenciadas tienen una función desconocida, pero probablemente son cruciales porque se han mantenido en los organismos fotosintéticos casi desde el comienzo de la vida sobre la Tierra.
Según uno de los autores este estudio ha generado un plano o esquema que permitirá explorar la función de numerosos genes de la fotosíntesis, para definir la estructura y dinámica de la función flagelar y para la comprensión de cómo un medio ambiente como el suelo (con grandes fluctuaciones en nutrientes) ha moldeado la evolución de ciertos organismos.

Fuentes y referencias:
Nota de prensa de Carnegie Institution.
The Chlamydomonas Genome Reveals the Evolution of Key Animal and Plant Functions.