Sobre el origen de los metazoos
La secuenciación del genoma de Monosiga brevicollis, eucariota unicelular que no forma colonias, muestra que contiene genes para la adhesión y comunicación celular.
|
|
|
La vida sobre la Tierra comenzó hace miles de millones de años. Algunos autores sostienen que incluso pudo surgir hace 4000 millones de años más o menos. Es decir, al poco de haberse formado el planeta. Si esto es cierto durante 3500 millones de años sólo hubo vida unicelular. La vida pluricelular: los artrópodos, los peces, los dinosaurios, nosotros… ocupan una franja temporal de sólo 500 millones de años. Los científicos que estudian la evolución, incluso los que sostienen que ésta se da sólo de modo progresivo y no a saltos, admiten que el paso de la vida unicelular a la pluricelular supuso un salto evolutivo. Para que haya organismos multicelulares deben de darse al menos dos cosas: un sistema que permita a las células unirse unas a otras y un sistema que permite a las células comunicarse con las vecinas. Ambos permiten al sistema en su conjunto organizarse en un organismo pluricelular.
No podemos retroceder en el tiempo para ver qué sucedió, pero todavía ahora, sobre este mundo, hay un rompecabezas hermoso que estudiar. Los organismos que lo pueblan llevan genes que se originaron en distintos momentos de la historia biológica. Algunos de estos organismos incluso han pervivido hasta nuestros días casi sin sufrir alteraciones desde los tiempos más remotos. La comparación de los genomas entre sí nos permite, si somos inteligentes, inferir los cambiaos evolutivos que acontecieron hace cientos de millones de años.
Ahora Nicole King, Daniel Rokhsar y sus colaboradores de la Universidad de Berkeley han secuenciado el genoma de un coanoflagelado denominado Monosiga brevicollis y lo han comparado con los genomas que conocemos de animales pluricelulares o metazoos.
Monosiga brevicollis es un microorganismo unicelular eucariota que no forma colonias y que vive formando parte del plancton marino, alimentándose de bacterias. El krill se alimenta en parte de él y a su vez el krill sirve de alimento a algunas especies de ballenas. Aparte de esto no se conocía mucho más de este microorganismo.
Los animales pluricelulares y los coanoflagelado comparten un ancestro común de hace 600 millones de años y puede que su estudio permita que aprendamos más sobre la historia de la vida sobre la Tierra y en concreto entender mejor el origen y evolución de los animales.
El análisis de su genoma ha proporcionado algunas sorpresas. Contiene muchos genes que en animales producen las proteínas esenciales en la comunicación intercelular y los necesarios para mantener físicamente unidas unas células con otras. Pero recordemos que estos microorganismos no forman colonias por lo tanto la función de estas proteínas en estos seres es un misterio.
En los animales pluricelulares unas proteínas denominadas cadeinas evolucionaron para unir unas células a otras, actuando como si fueran un pegamento que impidiera la disgregación del conjunto. A pesar de que Monosiga brevicollis no muestra signos de formar colonias, contiene 23 proteínas de este tipo, el mismo número que en la mosca de la fruta o que en el ratón.
Algunas de estas proteínas las han localizado cerca de la base del microorganismo, región que utiliza para sujetarse a las superficies, y alrededor de la región tentacular que utiliza para atrapar las bacterias que luego «ingiere».
Quizás el antepasado común a estos seres y los animales (incluyéndonos a nosotros) usó estas proteínas de la misma manera para capturar presas y fijarse a las superficies, y luego los metazoos las adoptaron en una nueva función para unir unas células a otras.
Según los autores los conoflagelados son como una ventana abierta al pasado, al origen de animales y por tanto de los humanos, siendo el mejor camino para estudiar el ancestro común que no ha dejado huellas en el registro fósil.
Los conoflagelados tienen un tamaño de unas 10 micras, forma de ovoide, están dotados de un flagelo para la propulsión y un collar de tentáculos para capturar presas. Se parecen hasta cierto punto a las células que componen las esponjas marinas, que están entre los animales más antiguos conocidos. Hace 165 años se propuso a este organismo como el antepasado de todos animales pluricelulares.
Aunque del mismo tamaño que las levaduras eran mucho peor conocidos a nivel genético que éstas y por eso se propuso la secuenciación de su genoma. Éste consta de unos 9200 genes, siendo del mismo tamaño que el de las diatomeas o los hongos, pero mucho menor que el de los metazoos. Como curiosidad el genoma contiene tantos intrones (regiones no codificantes de proteínas y algunas veces llamado «ADN basura») en sus genes como los humanos tenemos en los nuestros, frecuentemente en las mismas localizaciones. Estos intrones deben de ser «eliminados» antes de que sus genes correspondientes sirvan como planos para la producción de proteínas y se han asociado con organismos complejos.
Este genoma, al igual que otros genes secuenciados recientemente y correspondientes a organismos supuestamente simples, muestra un grado de complejidad sorprendentemente alto. Así por ejemplo, muchos genes relacionados con el sistema nervioso han sido encontrados en organismos que carecen del mismo.
Los conoflagelados tienen cinco dominios de inmunoglobulinas a pesar de que no tienen sistema inmunitario, dominios de colágeno, integrina y cadeina a pesar que no tienen esqueleto o una matriz que mantenga a las células juntas, contiene proteínas tirosina quinasas que son clave en la comunicación celular aunque estos microorganismos no se comuniquen entre sí ni formen colonias.
Los investigadores pueden imaginar al ancestro común formado por células que se podían unir unas a otras y comunicarse entre sí. Aunque no saben qué genes estaban en ese ancestro común y qué genes son nuevos. Coanoflagelados y humanos (y sus antepasados) han estado evolucionando durante el mismo tiempo y los primeros pueden haber adquirido genes nuevos durante este tiempo (los segundos obviamente sí). La comparación con otros genomas de conoflagelados que sí forman colonias y con los de otros seres puede aportar más luz sobre el problema.
Es de suponer que tengamos más sorpresas en el futuro.
Quizás responder a la típica pregunta sobre qué es el hombre sea tan fácil como decir que el ser humano es simplemente un conoflagelado un poco más evolucionado que los demás, pero no mucho más.
Fuentes y referencias:
Nota de prensa en la Universidad de Berkeley.
Resumen en Science.
6 Comentarios
RSS feed for comments on this post.
Lo sentimos, esta noticia está ya cerrada a comentarios.
jueves 21 febrero, 2008 @ 10:19 am
Para dar cuenta de la presencia extraña de genes en organismos en los que, en principio, no «pegan», es de aplicación la teoría de la transferencia genética horizontal, mediada sobre todo por virus. Esa misma teoría explicaría también el origen de los intrones.
Ni que decir tiene que es algo muy al margen de las teorías evolutivas al uso, pero…
jueves 21 febrero, 2008 @ 2:19 pm
Pregunta: ¿No podría ser que un metazoo de tipo esponja haya regresado evolutivamente y sus células dispersas sean precisamente estos conoflagelados?
viernes 22 febrero, 2008 @ 11:01 am
Es una muy buena pregunta, pero una ley «no escrita» de la biología evolutiva dice que ese tipo de cosas no pasan. Es decir, no se recupera espontáneamente un estadio evolutivo anterior. De mi época de estudiante no recuerdo que se diera una explicación muy concreta a este hecho, pero supongo que se relaciona con la dificultad estadística de que reviertan exactamente una o (aún peor) varias mutaciones.
De todas formas, creo que en los próximos años podemos tener muchos descubrimientos interesantes en el campo de la evolución: por ejemplo, una interconexión genética entre especies mayor de lo esperado, una influencia más directa entre medio ambiente y genoma (lo que recuperaría la vieja idea de la herencia de caracteres adquiridos) o una redefinición del papel de los genes en la morfogénesis, por ejemplo. Generalizando, quizá se llegue a una visión más abierta y dinámica de las especies, las cuales, aparte de intercambiar materia y energía con el medio, podrían intercambiar también información heredable. ¿Quién sabe? Habrá que estar atentos y con la mente abierta.
viernes 22 febrero, 2008 @ 12:52 pm
Buen comentario, que abre muchos interrogantes. Como debe ser.
Dentro del área de la investigación de medicamentos, las líneas más prometedoras en la búsqueda de nuevas dianas terapéuticas incluyen la búsqueda de fármacos que regulen la expresión génica. Pueden de esta manera estimularse genes “inactivos” en el sentido de que la célula implicada en una enfermedad sintetice o deje de sintetizar determinadas sustancias. El paso siguiente es la terapia génica, que consiste en introducir nuevos genes o des-reprimir genes de forma permanente. Estos dos mecanismos de interacción entre el ambiente y los genes, que nosotros inducimos artificialmente, se dan en la naturaleza. El primero mediante vectores como los virus y el segundo por mutación. Es un ejemplo de que la evolución es algo más que la secuencia “mutación-selección natural” darwiniana.
Otro aspecto es el de las explosiones evolutivas que se han producido después de todas las grandes extinciones, pero esto da para otro comentario (u otro artículo de NeoFronteras).
Me he apartado un poco del artículo inicial, aunque creo muy interesante el tema, máxime después de comprobar la cantidad de estupideces que recientemente llegan a los medios de comunicación, por parte de personas que disfrazan de ciencia a la pura superchería.
Saludos.
viernes 22 febrero, 2008 @ 8:37 pm
La evolución es como la historia, una vez se llega a un estadio no hay vuelta atrás. La edad media no supuso una vuelta al sistema previo al imperio romano, aunque «el progreso» se detuviera. En este punto aclaremos que evolución biológica tampoco significa necesariamente progreso, sino cambio. Una serpiente perdió las patas de sus antepasados «lagartos», pero no se convirtió en pez. Por lo tanto una esponja que evolucione hasta simplificarse no produciría el organismo que una vez fue su antepasado.
Sobre si estos genes de los conoflagelados han sido adquiridos o conservados desde tiempos remotos es lo que quieren saber.
Si tenemos en cuenta otros resultados probablemente sean genes conservados. Las esponjas ya tienen proteínas fundamentales para el sistema nervioso y no proceden de animales con cerebro.
Los genes maestros Hox que diseñan el cuerpo de un nematodo, una mosca o un humano surgieron probablemente en la explosión del Cámbrico, y desde entonces no se han generado otros similares. Desde el punto de vista genético no hay tanta diferencia entre los seres supuestamente simples y los supuestamente complejos, contrariamente a lo que se pensaba. Casi todos los genes estaban ya ahí hace millones de años y simplemente han sido multiplicados y alterados para adquirir nuevas funciones.
La secuenciación de muchos otros seres permitirá hacer una evolución comparada a nivel genético pronto. Será interesante.
Sobre la terapia génica tengamos en cuenta que es un arma de doble filo, sobre todo debido al uso de los virus. Para algunas enfermedades sin duda compensa y no lo hará respecto a otras. Pero una vez se perfeccione la técnica probablemente se aplicará a humanos para eliminar enfermedades hereditaria. En el futuro nadie querrá, si puede, tener un hijo «normal» con enfermedades genéticas. Aunque como la eugenesia tiene mala prensa desde los tiempos del nazismo ya piden que se prohíba la creación de humanos trasgénicos.
Sobre extinciones masivas y su recuperación hay algo en NF, como por ejemplo:
http://neofronteras.com/?p=1079
http://neofronteras.com/?p=656
Pero no se sabe mucho. Además, en la escala de millones de años decir si algo es súbito o progresivo depende de posiciones subjetivas. En el fondo nadie sabe bien por qué hay extinciones masivas (aunque por aquí tenemos alguna teoría muy especulativa).
En cuanto a la recuperación de las mismas no es tan rápida como se pensaba, aunque la evolución se acelere y surjan nuevas especies debido a la existencia de un «territorio vacío», la naturaleza no hace magia instantánea que permita rellenar una biosfera diezmada en biodiversidad de un día para otro.
No estaría mal que en las escuelas se enseñaran bien los conceptos de evolución. La mitad de la gente que no es creacionista lleva en la cabeza por ahí las ideas de Lamarck.
domingo 24 febrero, 2008 @ 6:55 pm
En definitiva la evolución no es simétrica, es una especie de flecha del tiempo interpretada según la Segunda Ley de la Termodinámica. No hay, pues, imagen especular de la evolución. En realidad si hago este comentario, es para sumarme a la suave protesta que hacen en su comentario precedente, respecto a la imperiosa necesidad de que se enseñen bien los conceptos de la evolución. Es cierto que de manera espontanea la gente cuando habla de cuestiones hereditarias utiliza conceptos lamarckistas, sin saber además, por lo general, quien era Lamarck. Aquel señor que amputaba la colas de los ratones para ver si sus descendientes nacían sin cola.