Un descubrimiento genético clave que explica la evolución de los vertebrados

Investigadores de la Universidad de St. Andrews identificaron un hallazgo crucial para comprender la evolución de los animales con columna vertebral, que incluye mamíferos, peces, reptiles y anfibios. Este descubrimiento ayuda a explicar cómo los vertebrados emergieron y se diversificaron a partir de ancestros animales más simples.

El estudio fue publicado el 2 de febrero en la revista BMC Biology. En la investigación, los científicos encontraron un patrón inusual en la evolución de ciertos genes, sugiriendo que estos cambios jugaron un papel fundamental en el desarrollo temprano y la expansión de la vida vertebrada.

Cómo se comunican las células durante el desarrollo

Todos los animales dependen de vías de señalización complejas que permiten a las células comunicarse entre sí. Estas vías guían procesos críticos como la formación de embriones y el desarrollo de órganos. Son esenciales para el crecimiento normal y también están estrechamente relacionadas con enfermedades cuando ocurren mutaciones, lo que las convierte en objetivos frecuentes en el desarrollo de medicamentos.

En el núcleo de estas vías se encuentran proteínas especializadas que determinan cómo se interpretan las señales dentro de las células. Estas proteínas actúan como puntos de control, dirigiendo a las células hacia comportamientos específicos y patrones de actividad génica.

Comparando tunicados, lampreas y ranas

Para comprender mejor cómo evolucionaron estos sistemas, los investigadores generaron nuevos datos genéticos de tunicados, una lamprea y una especie de rana. Los tunicados son invertebrados, lo que los hace útiles para identificar diferencias entre animales sin columna vertebral y aquellos que la poseen. Las lampreas representan una de las ramas más tempranas de los vertebrados, ayudando a los investigadores a identificar cuándo aparecieron por primera vez cambios genéticos clave.

El equipo descubrió que los genes responsables de producir proteínas de señalización evolucionaron de manera distintiva durante la transición de invertebrados a vertebrados.

Una primera mirada utilizando secuenciación de ADN de moléculas largas

El estudio utilizó la secuenciación de ADN de moléculas largas, una técnica que permite separar e identificar diferentes transcripciones producidas por un solo gen. Este enfoque nunca se había aplicado antes a los genes expresados en estos animales en particular.

Como resultado, los investigadores pudieron mapear por primera vez la gama completa de transcripciones y proteínas generadas por estos genes durante el desarrollo vertebrado.

Un aumento en la diversidad de proteínas

A diferencia del tunicado, tanto la lamprea como la rana produjeron muchas más versiones de proteínas a partir de genes individuales de señalización. Este aumento fue mucho mayor que el observado en la mayoría de los otros tipos de genes.

La magnitud de este cambio se destacó claramente. Dado que estas vías de señalización influyen en cómo las células se convierten en diferentes tejidos y órganos, los investigadores creen que la diversidad de proteínas ampliada contribuyó probablemente a la mayor complejidad observada en los vertebrados en comparación con los invertebrados.

Por qué estos hallazgos son importantes

El autor principal, el profesor David Ferrier de la Escuela de Biología, expresó: "Nos sorprendió mucho ver cómo esta pequeña selección de genes particulares se destaca en su comportamiento en comparación con cualquier otro tipo de gen que examinamos. Será emocionante determinar cómo estas diversas formas proteicas funcionan de manera distinta para generar la diversidad de tipos celulares que ahora vemos en los vertebrados."

Más allá de ofrecer una visión sobre cómo evolucionaron los vertebrados, estas variaciones proteicas podrían resultar valiosas para futuras investigaciones. Comprender cómo funcionan estas vías y cómo pueden ajustarse podría ayudar a los científicos a desarrollar nuevos enfoques para el manejo de enfermedades.