Los vertebrados, el grupo de animales al que pertenecemos los humanos, son extremadamente diversos y han colonizado prácticamente todos los ecosistemas del planeta.

Durante muchos años se ha debatido sobre qué cambios en el genoma de nuestros ancestros podrían haber contribuido a la exitosa evolución de los vertebrados.

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No es la cantidad de genes, sino cómo se regulan

Ahora, un equipo internacional de científicos acaba de describir los procesos que en última instancia ayudaron a generar la diversidad de funciones y regulación genética durante la transición de invertebrados a vertebrados.

Los investigadores secuenciaron el genoma del anfioxo, una criatura que se encuentra “en el medio” entre invertebrados y vertebrados.

Los investigadores encontraron que los vertebrados comparten un conjunto único de sistemas de regulación de genes, los cuales permiten que la información contenida en el genoma produzca cientos de células, tejidos y órganos especializados.

Para llegar a estas conclusiones, el equipo de investigación realizó un análisis exhaustivo de la regulación genómica de diferentes especies, encontrando dos diferencias clave entre vertebrados e invertebrados.

En primer lugar, observaron que, en general, la regulación genética de los vertebrados es mucho más compleja que la de los invertebrados. La segunda diferencia es que los vertebrados tienen copias de genes que originalmente sólo realizaban funciones muy generales, pero que se especializaron en desempeñar funciones mucho más específicas, particularmente en el cerebro.

Datos sobre la transición evolutiva

Los científicos estudiaron los genomas de varias especies de vertebrados, como el pez cebra, la rana, el pollo, el ratón y el ser humano. Sin embargo, para comprender el origen de los mecanismos de regulación genómica que caracterizan a los vertebrados, necesitaban datos equivalentes de una especie que proporcionaría información sobre la transición evolutiva entre invertebrados y vertebrados.

Para este propósito, los investigadores secuenciaron el genoma del anfioxo, una criatura con columna vertebral que carece de las especializaciones de animales como extremidades o cerebro complejo, y generaron los datos requeridos para estudiar su regulación de genes.

El estudio proporcionó datos genómicos, epigenómicos y de expresión génica, de los cambios funcionales que dieron lugar a una mayor complejidad en los vertebrados.

Debido a que se encuentra “en el medio” entre invertebrados y vertebrados, esta criatura contiene información sobre algunos de los pasos y desarrollos que tuvieron lugar a medida que los animales se volvieron más complejos a lo largo de millones de años de evolución.

Una mejor comprensión

Los investigadores encontraron que el genoma del anfioxo contiene muchas menos regiones reguladoras que los genomas de vertebrados, aunque ambos contienen aproximadamente la misma cantidad de genes.

Los autores del estudio resaltan que uno de los mayores logros de esta investigación, consiste en la comprensión de cómo las duplicaciones genómicas que ocurrieron en el origen de los vertebrados contribuyeron a diversificar la función de los genes.

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Del mismo modo, los investigadores señalan que el estudio no se limitó a comparar los genomas de las especies, sino que también proporcionó datos genómicos, epigenómicos y de expresión génica de los cambios funcionales que dieron lugar a una mayor complejidad en los vertebrados.

Para la comunidad científica, estos datos representan un recurso sin precedentes que permitirá explorar con mayor profundidad, los elementos de la genómica funcional mantenidos entre las especies, así como estudiar los cambios que han dado lugar a la complejidad de los vertebrados.

Referencia: Amphioxus functional genomics and the origins of vertebrate gene regulation. Nature, 2018. https://doi.org/10.1038/s41586-018-0734-6

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