Exploran qué tipo de papel pudieron jugar los genes Hox antes de que aparecieran los animales bilaterales.
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Uno de los descubrimientos más interesantes de la genética de los últimos tiempos es el de los genes Hox.
Los genes Hox juegan un papel esencial en los planes corporales de los animales con simetría bilateral y están tanto en humanos, como en un artrópodo como la mosca de la fruta.
Es un conjunto de genes cuya disposición secuencial construye el cuerpo de todos esos animales, desde la cabeza hasta el abdomen y la cola. Controlan la identidad de los diferentes segmentos de estos animales y desarrollan los programas genéticos que forman las diferentes estructuras del cuerpo, como los miembros a los órganos internos. La identidad de cada segmento depende de qué genes Hox son expresados en esa región del desarrollo del organismo en cuestión.
De algún modo, estos genes aparecieron hace unos 600 millones de años y posibilitaron la explosión del Cámbrico, pero los detalles de cómo sucedió esto se pierde en la noche de los tiempos. Sólo podemos atisbar qué pudo suceder a través de la reconstrucción del papel que tuvieron los genes ancestrales que dieron lugar a los genes modernos que sí podemos estudiar ahora.
Aunque también se han podido encontrar genes Hox en animales sin simetría bilateral, como los Cnidaria, grupo que incluye animales con simetría radial como las anémonas, corales y medusas, el papel que pudieran tener en el plan de regulación de la formación del cuerpo de estos animales tan diferentes era algo totalmente desconocido hasta el momento.
Ahora, un grupo de investigadores de Stowers Institute for Medical Research han abierto una ventana importante a ese pasado evolutivo al encontrar la función de los genes Hox de la anémona Nematostella vectensis. El hallazo proporciona a la comunidad científica una mejor comprensión de la función ancestral que pudieran tener estos genes hasta que fueron reusados de otro modo en la regulación de la formación del cuerpo en los animales de simetría bilateral.
«No hemos tenido nunca pruebas sobre cómo se originó el código Hox y cómo controlaba el desarrollo corporal antes de la aparición de los bilaterales. Mediante el estudio de la función de los genes Hox en la anémona podemos empezar a comprender el posible papel de estos genes en nuestro antepasado común más antiguo, unos 600 millones de años en el pasado», dice Matthew Gibson, líder del estudio.
Estos investigadores detuvieron la función del los genes Anthox1a, Anthrox8, Anthrox6a y Gbx en la anémona Nematostella vectensis de dos modos distintos. La primera mediante el uso de cadenas de ARN que los bloqueaban y la segunda eliminándolos directamente con la técnica de edición genética CRISPR-Cas9.
Encontraron que la pérdida o interrupción de la función del gen Hox daba lugar a defectos en la segmentación del cuerpo y en los tentáculos. La anémona mutante desarrollaba sólo dos o tres tentáculos en lugar de los habituales cuatro. Algunos tentáculos estaban alargados y parcialmente fusionados, mientras que otros se bifurcaban.
Según Gibson, esto indicaría que el posible papel ancestral de los genes Hox sería dirigir la formación de segmentos y conferir identidad a esos segmentos. Al pasar estos genes a los bilaterales, estas funciones se habrían separado y los genes Hox sólo controlarían la identidad del segmento.
Los autores añaden que el descubrir la existencia de código de genes Hox en el desarrollo de los Cnidaria proporciona a los biólogos evolucionistas nuevas pistas sobre el proceso de evolución de estos genes.
Estos genes existían antes de que los bilaterales y cnidarios se separaran del antepasado común, así que este equipo sugiere explorar más ramas del árbol filogenético de los Cnidaria para así poner a prueba si estos genes se emplean de una manera similar.
Gibson dice que estos hallazgos proporcionan también pruebas de que la evolución no necesariamente crea código genético más complejo. Hay una noción popular de que el proceso evolutivo aumenta la sofisticación y complejidad de manera inexorable, pero se sabe de muchos casos en los que esto no pasa. «Nuestro antepasado animal tenía una biología compleja regulada por el mismo tipos de genes que están presentes en los humanos de hoy en día. Sólo que se emplean de diferente manera», añade Gibson.
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Fuentes y referencias:
Artículo original. [2]
Foto: Ahmet Karrabulut, Gibson Lab.