Las esponjas utilizan un sistema de comunicación celular que podría estar relacionado con el origen del sistema nervioso.
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Las esponjas son criaturas simples a las que casi no les podría llamar animales, pues no tienen músculos, pulmones, branquias, intestino o cerebro, ni siquiera tienen neuronas. Son, eso sí, filtradores expertos que filtran decenas de miles de litros de agua a través de sus cuerpos todos los días para recolectar su comida.
Un estudio publicado el 4 de noviembre en Science revela ahora que, pese a no tener sistema nervioso, las esponjas utilizan un intrincado sistema de comunicación celular para regular su alimentación y eliminar posibles bacterias invasoras. Los hallazgos podrían ayudar a comprender cómo aparecieron por evolución el sistema nervioso en los animales.
Las células nerviosas tienen propiedades especiales que les permiten comunicarse muy rápidamente. Cada una tiene un cuerpo central y ramas largas (dendritas y axones) que llegan a otras células, creando uniones llamadas sinapsis entre cada neurona de la red. Cuando se estimula, una célula nerviosa envía un impulso eléctrico por sus dendritas y libera sustancias químicas llamadas neurotransmisores que viajan a través del espacio hasta la siguiente neurona. Los neurotransmisores activan proteínas en la célula receptora y pueden iniciar otra señal eléctrica.
Para comprender cómo evolucionó originalmente un sistema de comunicación tan complejo entre células, los investigadores han recurrido cada vez más a animales como las esponjas en busca de pistas, pues surgieron pronto en la historia evolución animal.
Estudios anteriores descubrieron que las esponjas poseen genes que codifican proteínas que normalmente ayudan a las sinapsis a funcionar en otros seres con sistema nervioso, pese a la falta de neuronas en las esponjas.
Sin embargo, determinar cómo usan las esponjas esos genes no ha sido una tarea fácil dada su extraña arquitectura. Una esponja consiste en una red de canales interconectados, que incluyen pequeñas cámaras digestivas revestidas con células especializadas con proyecciones en forma de látigo.
Para averiguar qué células expresaban estos genes, Detlev Arendt (EMBL) y sus colegas secuenciaron el ARN en varias células individuales de una esponja de agua dulce (Spongilla lacustris, en la foto).
Aunque la mayoría de las células de un organismo tienen el mismo conjunto de genes, cada tipo de célula activa un subconjunto único. Al identificar grupos de genes activos, los científicos pueden clasificar los tipos de células y comprender cómo evolucionaron.
Descubrieron que la esponja tiene 18 tipos de células distintas. Los genes sinápticos estaban activos en algunos de estos tipos, que estaban agrupados alrededor de las cámaras digestivas de las esponjas. Esto sugiere que existe alguna forma de comunicación celular que podría ayudar a coordinar el comportamiento en la alimentación por filtración del animal.
Luego, los investigadores utilizaron imágenes de rayos X y de microscopía electrónica para estudiar uno de estos tipos de células, al que llamaron células neuroides secretoras. Las imágenes revelaron que las neuroides tienen muchas burbujas llenas de sustancias químicas y envían brazos largos para alcanzar los coanocitos, un tipo de célula con protuberancias similares a pelos que impulsan los sistemas de flujo de agua de las esponjas y capturan la mayor parte de su comida. Quizás con ello transmiten sustancias químicas que podrían cambiar el comportamiento de esas células.
Los investigadores creen que estos brazos permiten que las neuroides se comuniquen con los coanocitos, de modo que puedan regular el sistema de flujo de agua y eliminar cualquier residuo o microbios extraños. Sin embargo, estas células neuroides no son nerviosas y no hay pruebas de que posean las sinapsis que sí permiten que las neuronas se comuniquen entre sí.
En cambio, este tipo de célula podría representar un precursor evolutivo de un verdadero sistema nervioso, dice Jacob Musser (EMBL). «Estamos en un punto intermedio, en el que ha pasado de tener todas estas piezas independientes a unirlas de manera más amplia, pero no ha obtenido toda la interconectividad necesaria para crear una sinapsis rápida», dice.
Algunos científicos sostienen que llamar a estas células precursoras de un sistema nervioso es una exageración, como Linda Holland, bióloga del desarrollo evolutivo de la Universidad de California en San Diego. Dice que será difícil probar si los sistemas nerviosos evolucionaron a partir de este sistema de comunicación celular o surgieron antes o incluso varias veces, como han propuesto algunos grupos de investigación.
Otro argumento en su contra es que muchos otros organismos, incluidos los eucariotas unicelulares, contienen los mismos genes sinápticos.
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Fuentes y referencias:
Artículo original. [2]