La secuenciación del genoma del anfioxo está arrojando una nueva luz en regiones clave del árbol de la vida.
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Un equipo internacional ha secuenciado y analizado los elementos genéticos fundamentales de un pequeño animal marino de cuerpo alargado, conocido como anfioxo o lanceta. Ese animal de aspecto de gusano no es conocido por el público en general pero está adquiriendo importancia en círculos científicos debido a su posición como el invertebrado vivo más cercano filogenéticamente a los vertebrados y por tanto al ser humano.
Aunque el anfioxo se separó de los vertebrados hace 520 millones de años su genoma aún porta pistas importantes sobre la evolución. Se parece mucho al ancestro de todos los vertebrados, incluido el hombre moderno. Recordemos que los vertebrados forman parte de un gran grupo, denominado los cordados, el más antiguo de todos ellos, desde el punto de vista evolutivo, que se conserva aún vivo es el anfioxo.
Este equipo estudió concretamente tres especies de lanceta (Branchiostomoa , Branchiostoma lanceolatum y Branchiostoma belcheri) de las 29 especies que hay en las costas de todo el planeta. El resultado que aparece en Nature se centra en el que es originario de Florida.
Debido a que el anfioxo ha evolucionado lentamente su plan corporal es muy parecido al de los primeros cordados. Así lo confirman los restos fósiles de sus antepasados del Cámbrico que tenemos (Pikaia). Además es un interesante punto de comparación para saber cómo evolucionaron y se adaptaron los vertebrados. La nueva información obtenida incluye datos de cómo los vertebrados emplearon genes antiguos para dotarles de una nueva función.
Los investigadores se están dando cuenta de que los complicados vertebrados de hoy en día no inventaron montones de genes nuevos para así ser más complejos. El genoma del anfioxo nos dice que los vertebrados tomaron viejos genes, los duplicaron y los recombinaron, cambiando su regulación y quizás su función genética.
El plan corporal del anfioxo sería una versión sencilla de lo que es un vertebrado. Originalmente descubierto en el siglo XVIII parece una pequeña sardina de cinco centímetros de largo con una pequeña cola y una aleta dorsal, pero sin aletas laterales. Obviamente no tiene vértebras, pero sí cerebro y un solo ojo. Pasa la mayor parte del tiempo enterrado en la arena con su morro extendido para filtrar comida.
Se han identificado entre cincuenta y cien regiones del genoma humano altamente conservadas durante 500 millones de años, se cree que esas regiones deben de ser muy importantes aunque se desconozca la función de la mayoría de ellas.
El genoma humano tiene solamente un 25% más de genes que el genoma de este animal. Pero parece que precisamente esa diferencia habría sido decisiva en el proceso evolutivo que dio origen a los vertebrados. La secuenciación del genoma del anfioxo está arrojando una nueva luz en regiones clave del árbol de la vida.
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Durante la evolución los antepasados de los humanos han duplicado genes para usarlos en diferentes funciones. Estas duplicaciones han dotado a los humanos y a otros vertebrados de una caja de herramientas genética capaz de crear estructuras que no están el anfioxo incluyendo, por ejemplo, células pigmentarias y cartílago basado en colágeno de tipo II.
En esta investigación los investigadores describen el éxito en la descripción del origen de una importante función como es la inmunitaria. Los vertebrados tienen dos tipos de sistemas inmunitarios, uno consistente en una primera línea de defensa frente a cualquier patógeno que entran en el organismo y otras evolutiva que desarrolla anticuerpo específicos para patógenos particulares con los que se haya entrado en contacto. Sin embargo, los invertebrados solamente disponen de un sistema inmunitario innato. En el anfioxo varias de estos genes relacionados con la inmunidad innata se han duplicado independientemente en el transcurso del tiempo. Podría ser que la segunda línea de defensa de los vertebrados, comparada con la de los invertebrados como el anfioxo, sea menos dependiente de la inmunidad innata para prevenir la infección.
La cresta neural de los vertebrados es un ejemplo de cómo un gen antiguo adquiere una nueva función. En todos los vertebrados, las células de la creta neural migran desde el tubo neural en desarrollo a través del cuerpo, dando lugar a las células pigmentarias, al cartílago de la cabeza y a otros tipos de células. Aunque el anfioxo tiene cerebro, un cordón espinal y los construye usando los mismos genes y de la misma manera que los vertebrados, el anfioxo no tiene cresta neural. Aún así el anfioxo tiene todos los genes necesarios para producir la migración de las células de la cresta neural. Los vertebrados solamente tuvieron que usarlos de una nueva manera. Se podría comparar con un cocinero que dejara los excedentes en el frigorífico y luego los usara para crear un nuevo plato.
Todo apunta a que hace 500 millones de años el genoma de los cordados era muy parecido al del anfioxo, y con el tiempo se multiplicó y cambió dando lugar al genoma de los vertebrados.
El mensaje de este resultado es que los genomas del humano y del anfioxo son muy similares.
En futuros análisis en profundidad de estos genomas se obtendrán más pistas importantes acerca de la evolución genética. Según los investigadores esto no es más que la punta del iceberg y serán necesarios años de estudios. En términos de comprender cómo ha hecho la evolución su trabajo el genoma del anfioxo parece ser una mina de oro y lo continuara siendo.
Fuentes y referencias:
Scripps Institution of Oceanography at UC San Diego. [1]
Artículo original en Nature (de pago). [2]