- NeoFronteras - http://neofronteras.com -

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.

Foto
Coanoflagelados. Los flagelos aparecen en verde, los tentáculos en rojo y su núcleo en azul. Foto: Nicole King lab, UC Berkeley.

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. [1]
Resumen en Science. [2]