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¿Por qué las esponjas no tienen sistema nervioso?

Área: Genética — lunes, 25 de junio de 2012

Un estudio muestra que las esponjas y el resto de los animales no parecen tan distantes en el desarrollo del sistema nervioso pese a que las primeras carecen de él.

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Las esponjas se encuentran entre los animales pluricelulares más simples conocidos. No tiene órganos internos complejos, ni sistema nervioso, ni aparato digestivo ni nada sofisticado. Básicamente filtran el agua a su alrededor y así obtienen su alimento. La forma esponjosa de este animal ayuda a este menester.
La esponja se encuentra muy abajo en el árbol filogenético animal. Tuvo que evolucionar a partir del ancestro común a todos los animales muy pronto. Hay otros animales simples que están en una ubicación similar, aunque un poco más superior. Se trata de las hidras, anémonas, medusas y similares. Pero estos animales cuentan con sistema nervioso, cosa que no tiene la esponja. Algo tuvo que pasar para que apareciera por evolución el sistema nervioso en ese momento.
Un sistema nervioso se basa en células denominadas neuronas que transmiten información entre sí a través de unas conexiones denominadas sinapsis. Cuando más grande y compleja es la red neuronal, cuantas más sinapsis tiene, más complejo es el sistema nervioso en cuestión. Las sinapsis envían señales químicas a otras sinapsis y pueden cambiar su comportamiento con la interacción, algo que se denomina “plasticidad”. Esto proporciona una capacidad de adaptación que no tienen otras células.
Si pensamos, tenemos sentimientos o somos creativos es gracias a nuestro sistema nervioso. Conocer el origen de este complejo sistema es conocer el origen de nuestra esencia. Si uno está interesado en estudiar el origen del sistema nervioso lo ideal es que estudie los animales más simples que han llegado hasta nuestros días, pues constituyen reliquias que son descendientes directos que aquellos primeros animales que aparecieron sobre la Tierra. Una forma de estudiarlos es secuenciar su genoma, que nos proporciona muchas pistas.
Hace un tiempo se logró secuenciar el genoma de Amphimedon queenslandica, una esponja que vive en la Gran Barrera de Coral australiana. Se descubrió que su genoma contiene los mismos genes que dan lugar a la formación se sinapsis. Pero la esponja no tiene sinapsis. Ese resultado nos dice que la aparición del sistema nervioso tuvo que darse muy al comienzo de la evolución de los animales pluricelulares. Pero, ¿por qué las esponjas no tienen sistema nervioso pese a que cuentan con los genes necesarios?
Para revolver este misterio un grupo de científicos de la Universidad de California en Santa Bárbara se pusieron a estudiar la expresión de estos genes a lo largo del ciclo vital de la esponja. Tenían la esperanza de obtener conocimiento sobre los factores que contribuyeron a la evolución de este sistema celular complejo. Buscaban los mecanismos que coordinan la expresión de los genes que dan lugar a las sinapsis. Según sus resultados las esponjas y el resto de los animales no parecen tan distantes en este punto después de todo.
Para estudiar la expresión genética se centraron en el estudio del ARN de la esponja, pues es la macromolécula que controla la expresión de genes, es decir, de la traducción de genes a proteínas. Puede que tengamos un gen en el ADN nuclear cuya secuencia determine una determinada proteína, pero si no es traducida (expresada) a esa proteína su efecto es nulo. No todos los genes de una célula son expresados, sobre todo si se trata de células especializadas.
Siguiendo esta expresión a lo largo del desarrollo de la esponja comprobaron que los genes que determinan las sinapsis se activaban y desactivaban desordenadamente. En el resto de los animales estos genes se expresan al unísono a lo largo de todo su desarrollo de manera coordinada. Digamos que en el caso de las esponjas la expresión no está coordinada. Según uno de los autores es como si la red de genes que determinan las sinapsis no se interconectaran entre sí.
Se cree que la parte crítica en la evolución del sistema nervioso no fue la invención de los genes que permiten la creación de sinapsis, sino la regulación de genes preexistentes que de algún modo coordinan que la expresión de los genes de sinapsis sea simultánea, un mecanismo que sí se dio en el resto de los animales, pero no en las esponjas.
Estos investigadores planean ahora estudiar en destalle esos pasos que dieron lugar a la formación de sinapsis y los cambios en el sistema nervioso después de que éste empezara a evolucionar.
¿Es el cerebro humano poco más que el mismo tipo de material pero en mayor cantidad que en otros seres o hubo cambios cualitativos?
Interesante esta aventura del sistema nervioso en busca de su propio origen. A veces un sistema sí es capaz de conocerse a sí mismo o, al menos, de intentarlo.

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Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Artículo original.
Foto de cabecera: Amphimedon queenslandica. Fuente: UCSB.
El origen del sistema nervioso encontrado en las esponjas.
Multicelularidad, cáncer y esponjas.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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13 Comentarios

  1. Gustavo:

    Siempre te leo, y quería agradecerte, por la información que ponés, y la forma clara que lo trasmitís.

  2. Patricio López:

    Me da la impresión que la evolución saltó de las esponjas al homo sapiens… hay varios de esos sin sistema nervioso..

  3. daniel:

    Esos genes cumplirán una función en las esponjas, por tanto si aceptamos que las esponjas pertenecen al grupo primigenio de metazoos, lo que ha ocurrido es que unos genes que cumplían cierta función acabaron usándose para otra función, en este caso producir sinapsis.

  4. Pocosé:

    Estas esponjas han experimentado un proceso evolutivo equivalente al del resto de los animales actuales, probablemente sean muy diferentes de aquellas primitivas esponjas que no tenían que competir con animales provistos de sistema nervioso. ¿Cuantas líneas evolutivas, ya no solo de esponjas, sino de otros animales pluricelulares desprovistos de sistema nervioso, no habrán conseguido superar dicha competencia y los cambios en los medios que la irrupción de estos más complejos animales sin duda provocaron? … … …
    Por otro lado volvemos a ver al ARN “controlando” lo que me afianza en la sensación de que el ADN más que un director, parece ser una copia de seguridad de los conocimientos que el complejo ribo-enzimático ha ido adquiriendo a lo largo de la evolución.
    Saludos a todos.

  5. Miguel Angel:

    Muy estimados daniel y Pocosé:

    Vuestros dos mensajes me traen a la memoria al mismo autor (Gould) y al mismo libro (“El pulgar del panda”).

    Es perfectamente factible la explicación que da daniel en su 3 y se correspondería con lo que Gould llamaba “exaptaciones”.

    A Pocosé, darle un abrazo en su retorno y mi conformidad con lo la segunda parte de su mensaje. En cuanto la primera parte, conviene aclarar que aunque la evolución nunca se detenga por completo, las primeras esponjas eran muy similares a las actuales, del mismo modo que pensamos que los fósiles mas antiguos, esotromatolitos de hace 3700 millones de años, fueron creados por cianobacterias muy similares a las actuales. Es el concepto de “éstasis evolutivo” que propone Gould en el, capítulo 17 del libro de “El pulgar del pnada” que cito a continuación:

    “La mayor partte de las especies no exhiben cambio dengún tipo en el transurso de su estancia sobre La Tierra. Aparecen en el registrto fósil con un aspecto muy similar al que tienen cuando desaparecen. El cambio morfológico es normalmente limitado y carente de orientación”.
    Abrazos

  6. Miguel Angel:

    En la antepenúltima línea: “La mayor parte de las especies no exhiben cambio de ningún tipo…”.

  7. tomás:

    Con Miguel Angel, también me alineo con la opinión de “daniel”. Por supuesto me alegra sobremanera la participación de Pocosé, pero no acierto a saber a qué otros pluricelulares sin sistema nervioso, se refiere. Siempre he creído que se limitan a los poríferos.
    En cuanto a la autocorrección de “dengún” de Miguel Angel, he de decirle que recuerdo haber oído, cuando muy joven, quizá casi niño, en alguna aldea perdida quién sabe dónde -posiblemente en tierras castellanas- decir “denguno” por “ninguno”, de lo que deduzco la posibilidad de que también dijesen “dengún”. También “celebro” por “cerebro”, pero eso es más sabido. Conocí a un guardia civil jubilado de esos lugares que me deleitaba con su charla de la que recuerdo frases como: “el can fue por la sierpe…” y cosas así poco frecuentes. Una gozada escucharle.
    Abrazos.

  8. Pocosé:

    stimados Miguel Ángel y Tomás ante todo agradeceros vuestras criticas pues estas evidencian errores en los conocimientos, deficiencias en la exposición, etc. Y sobre todo me obligan a volver a pensar; un sano ejercicio.
    Los fósiles que se conservan de los organismos más antiguos suelen limitarse a sus partes duras, pero de su bioquímica casi nada. Considero lógico pensar que si la físico-química del planeta ha sufrido importantes cambios, la bioquímica de los organismos habrá debido sufrirlos también para adaptarse a ellos, así como a la aparición de nuevos depredadores con características diferentes, aunque sus “esqueletos” les hayan seguido siendo igual de útiles.
    En cuanto a la especulación de la posible desaparición de otros organismos carentes de sistema nervioso, si solo poseían partes blandas nunca sabremos de ellos y si descubrimos fósiles de sus partes duras, no será fácil deducir si tenían o no sistema nervioso si estos fósiles no se parecieran a nada conocido.
    Abrazos.

  9. tomás:

    Estimado Pocosé:
    Te asiste la razón, pues sólo había pensado en organismos actuales. Es muy cierta la posibilidad de existencia de otros organismos sin sistema nervioso en épocas tan remotas de la evolución.
    Un saludo muy cordial y mis excusas.

  10. Juan Manuel:

    Acaso estos genes de la sinapsis de poríferos seran idénticos a los de los animales verdaderos? de ser así, operan defectuosamente porque estarían diseñados para una organización celular mayor?. Que tal si un gen de estos codifica para una proteína cuyo destino no existe en la esponja? Solo recordar que el sistema nervioso en animales se origina desde el desarrollo y diferenciación de tejidos embrionarios codependientes, los poríferos no presentan embrión verdadero ni
    tampoco tejidos diferenciados; si bien, si existe un cierto grado de especializacion y cualquier célula es totipotente, en animales verdaderos esto último no existe. Será que esta especie de esponja que lleva estos genes de sinapsis presenta un esbozo primitivo a nivel del genoma tendiente hacia una mayor organización evolutiva?

  11. tomás:

    Estimado Juan Manuel:
    No te reprocho que para ti no sean las esponjas animales verdaderos, a pesar de pertenecer al reino Animalia, pues lo cierto es que son muy especiales, pero me pregunto si, alguna vez, casualmente, como le gusta a Miguel Angel, no se habrán acoplado algún par de impulsos sinápticos y habrán descubierto que esa parte de la esponja funciona mejor. Es una especulación sin mucho porvenir, pero quizá el del Homo sapiens comenzó por algún animalejo parecido.
    Un cordial saludo.

  12. Juan Manuel:

    Estimado tomás: Agradezco sobremanera la observación de este gran error. Cierto es que aunque las esponjas se han colocado en un grupo lateral, siguen clasificadas como animales. Sin duda fue un error de sinapsis por ponerme a escribir en horas en las que debería dormir, mil disculpas. Sobre lo de los genes sinápticos, me gusta la idea, en el estudio de la evolución es constructivo considerar todas las posibilidades aunque algunas parecieran no tener porvenir. Un saludo.

  13. Juan Manuel:

    A quien lea o haya leído mi comentario del 15 de julio aclaro que por un error anoté: “animales verdaderos” en vez de “animales superiores” -en dos ocasiones- tómese en cuenta esto para una correcta interpretación. muchas gracias por leerme, y pido disculpas.

    Agradezco a tomás hacerme notar este error.

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