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El erizo púrpura de California se alimenta del alga kelp que crece en el fondo del océano Pacífico. Foto: Charles Hollahan, Santa Barbara Marine Biologicals, Science.

Una vez secuenciado el genoma del erizo de mar se han podido encontrar similitudes entre genéticas entre éstos y el ser humano. No tienen cerebro definido (aunque sí un sistema nervioso), ni ojos, ni oídos, pero paradójicamente tienen genes usados en la visión y audición en humanos.
Si no somos amantes del sushi o de la biología marina normalmente ignoramos a los erizos de mar hasta que al adentrarnos en el agua desde la playa nuestros pies pisan accidentalmente el cuerpo, lleno de espinas, de uno de estos animales. Los erizos de mar, junto con los pepinos y estrellas de mar son equinodermos, animales primitivos con simetría cinco. Ahora un equipo internacional (The Sea Urchin Genome Sequencing Project Consortium o SUGSP) ha secuenciado y publicado el genoma del erizo púrpura de California (Strongylocentrotus purpuratus), revelando sorprendentes datos.
En el siglo XIX el erizo de mar fue un buen modelo animal para estudiar el desarrollo embrionario, sobre todo los primeros estadios de dicho desarrollo. Estas criaturas desovan millones de huevos que son fertilizados en el mar por el esperma de los machos. Los embriones resultantes son formas transparentes que nadan libremente y que son fáciles de recolectar y estudiar. A principios del siglo XIX fueron usados en experimentos clásicos para demostrar que se necesitan todos los cromosomas dentro de la célula para que el individuo se desarrolle con normalidad.
Se pueden obtener grandes cantidades de ADN o proteínas de los huevos de estos animales, pudiéndose deducir fácilmente la función de una determinada secuencia de proteína. Por tanto, el erizo es un magnífico sistema para el estudio.
El genoma del erizo ahora publicado contiene 23.300 genes compuestos por 814 millones de bases. Lo sorprendente es que un ser tan primitivo como el erizo comparte con el ser humano muchos de sus genes, concretamente más de 7000.
Vertebrados (incluyendo humanos) y erizos comparten un antepasado común de hace 540 millones de años, por eso hay similitudes entre en el desarrollo embrionario de ambos. De este ancestro surgieron los deoterostomas, el super phylum (o super tipo) al que pertenecen cordados (humanos y vertebrados incluidos) y los equinodermos.
Todos los deuterostomas están más emparentados entre sí que con otros animales no pertenecientes al grupo, como insectos o gusanos. El erizo es el primer animal perteneciente a los deusterostomas fuera de los cordados cuyo genoma es secuenciado. A diferencia de insectos y moluscos los erizos tienen un esqueleto interno, como nosotros los humanos, pero no tienen obviamente una espina dorsal por lo que son invertebrados.
Por tanto los erizos están más emparentados con los humanos que otros organismos como la mosca de la fruta o el gusano C. elegans que se usan en los laboratorios para estudios genéticos, aunque menos que otros vertebrados como los ratones. Sus secuencias genéticas rellenan un vacío existente y nos dicen qué genes son propios de los vertebrados y cuáles son genes arcaicos compartidos con los erizos y similares.
Los investigadores están muy interesados en el sistema inmunitario de estos animales, uno de los sistemas inmunitarios más complejos del mundo animal, sobre todo en aquellos detalles relacionados con el reconocimiento de bacterias y otros microorganismos patógenos. Los humanos tenemos decenas de estos genes relacionados con el sistema inmunitario, pero a raíz de la publicación del genoma del erizo sabemos ahora que éste cuenta con cientos de estos genes. Quizás esto le permite mantener a raya a estos invasores permitiendo sus vidas longevas, y a la vez mantener vivas a las bacterias simbiontes de su aparato digestivo.
Los vertebrados tienen un sistema inmune adaptativo basado en la selección clonal, pero también una parte que es innata y que destruye los invasores sin necesidad de evolucionar hasta poder reconocerlos.
Los erizos parecen poseer un sistema inmunitario que es el predecesor del sistema adaptativo. Así, los anticuerpos y células T pueden cambiar y responder a nuevos patógenos. Probablemente actúan de diferente modo a los que se encuentran en nuestro organismo, pero fue toda una sorpresa encontrarlos en el erizo. Si aprendemos cómo actúan en el erizo quizás nos ayude a entender cómo surgió este sistema en los vertebrados.
Comparando los genomas del erizo y el humano se puede ver qué genes humanos del linaje de los deuterostomas han cambiado poco y cuales han evolucionado rápido debido a la presión ambiental.
Algunos genes que se atribuían sólo a los vertebrados se ha podido comprobar que también los posee el erizo. Por ejemplo, los genes “eyeless” y “earless” que evolucionaron para hacernos ver y oír también están presentes en el erizo. En total han encontrado 979 genes que en vertebrados están relacionados con el sentido de la vista y el olfato. No está claro para qué los usan los erizos, pero quizás los utilice para detectar la luz o el calor.
También posee genes que en humanos están asociados con enfermedades como el Huntington o la distrofia muscular. Esto nos podría servir para encontrar nuevas vías que nos hagan entender estos males. Comparando los genes de los humanos con los de otras especies los expertos pueden intentar entender cómo evolucionaron y encontrar vías de solución cuando funcionan mal.
Otra cosa interesante ha sido el descubrir que la familia de genes usados en el super phylum deuterostoma es más grande en humanos que en erizos, reflejando en parte dos duplicaciones del genoma durante la evolución de los vertebrados, después de la separación evolutiva de los erizos.
Los erizos de mar nos recuerdan la unidad de todas las formas de vida que hay sobre la Tierra. Conjuntos de genes y proteínas han sido usados de diferentes maneras, en diferente número y en momentos distintos, en el ciclo de la vida para crear la diversidad de las distintas formas de vidas que pueblan y han poblado este planeta.

Referencias:
G. M., et al. Science, 314 . 941 – 952 (2006).
NFS.
Brown University.