Fai 700 millóns de anos, unha criatura extraordinaria emerxeu por primeira vez. Pode que non fose moi impresionante segundo os estándares actuais, pero era o primeiro animal que tiña unha parte frontal e unha traseira, unha parte superior e unha parte inferior. Esta foi unha adaptación innovadora nese momento, e unha que estableceu o plan corporal básico que a maioría dos animais complexos, incluídos os humanos, eventualmente herdarían.

O discreto animal residía nos mares da antiga Terra, probablemente arrastrándose polo fondo mariño. Este foi o último devanceiro común dos bilaterais, un vasto supergrupo de animais que inclúe vertebrados (peixes, anfibios, reptís, aves e mamíferos) e invertebrados (insectos, artrópodos, moluscos, vermes, equinodermos e moitos máis).

Publicidade

Ata o día de hoxe, máis de 7.000 grupos de xenes remóntanse a este último devanceiro común, segundo un estudo de 20 especies bilaterais diferentes, incluídos os humanos, as quenllas, as efémeras, os cempés e os polbos. Os achados foron realizados por un equipo de investigación do Centro de Regulación Xenómica (CRG) de Barcelona e publícanse hoxe na revista Nature Ecology and Evolution.

Sorprendentemente, o estudo revelou que ao redor da metade destes xenes ancestrais foron reutilizados polos animais para o seu uso en partes específicas do corpo, particularmente no cerebro e os tecidos reprodutivos. Os achados son sorprendentes porque os xenes antigos e conservados xeralmente teñen funcións fundamentais e importantes que se necesitan en moitas partes do corpo.

O estudo demostra que unha serie de erros fortuítos de ‘copiar e pegar’ durante a evolución bilateral son os responsables. Por exemplo, houbo un momento importante ao principio da historia dos vertebrados. Moitos xenes expresados especificamente en tecidos apareceron por primeira vez coincidindo con dous eventos de duplicación do xenoma completo. Os animais podían conservar unha copia para as funcións fundamentais, mentres que a segunda copia utilizábase como materia prima para a innovación evolutiva. Eventos como estes, a escalas diversas, ocorreron constantemente ao longo da árbore evolutiva dos bilaterais.

Un legado xenético ancestral que perdura

“Os nosos xenes son como unha vasta biblioteca de receitas que se poden preparar de maneira diferente para crear ou cambiar tecidos e órganos. Imaxina que terminas con dúas copias dunha receita de paella por accidente. Podes conservar e gozar da receita orixinal mentres a evolución modifica a copia adicional para que no seu lugar faga risotto. Agora imaxinemos que se copia todo o receitario —dúas veces— e as posibilidades que se abren para a evolución. O legado destes acontecementos, que tiveron lugar fai centos de millóns de anos, perdura hoxe na maioría dos animais complexos,” explica Federica Mantica, coautora do estudo e investigadora do Centro de Regulación Xenómica (CRG).

Os autores do estudo atoparon moitos exemplos de novas funcións específicas nos tecidos grazas á especialización destes xenes ancestrais. Por exemplo, os xenes TESMIN e tomb, que se orixinaron a partir do mesmo devanceiro, acabaron desempeñando de forma independente un papel especializado nos testículos tanto de vertebrados como de insectos. A súa importancia destácase polo feito de que os problemas con estes xenes poden alterar a produción de esperma, afectando a fertilidade tanto en ratos como en moscas da froita.

A especialización de xenes ancestrais tamén sentou parte das bases para o desenvolvemento dos sistemas nerviosos complexos. Por exemplo, nos vertebrados, o estudo atopou xenes críticos para a formación das capas illantes, ou vainas, que se forman ao redor dos nervios, e que son esenciais para a transmisión rápida de sinais nerviosos. En humanos tamén identificaron FGF17, un xene que desempeña un papel importante no mantemento das funcións cognitivas na vellez.

Nos insectos, xenes específicos especializáronse nos músculos e na epidermis para a formación de cutículas, o que contribuíu á súa capacidade de voar. Na pel dos polbos, outros xenes especializáronse en percibir estímulos luminosos, o que contribuíu á súa capacidade para cambiar de cor, camuflarse e comunicarse con outros polbos.

Creación de características novas e únicas nos animais

Ao estudar a evolución das especies a nivel de tecido, o estudo demostra que os cambios na forma en que se utilizan os xenes en diferentes partes do corpo tiveron un papel importante na creación de características novas e únicas nos animais. Noutras palabras, cando os xenes comezan a actuar en tecidos específicos, poden conducir ao desenvolvemento de novos trazos ou habilidades físicas, o que en última instancia contribúe á evolución animal.

“O noso traballo fainos repensar os roles e funcións que desempeñan os xenes. Móstranos que xenes que son cruciais para a supervivencia e que se conservaron durante millóns de anos tamén poden adquirir moi facilmente novas funcións na evolución. Reflicte o acto de equilibrio da evolución entre a preservación de funcións vitais e a exploración de novos camiños”, conclúe o profesor de investigación ICREA Manuel Irimia, coautor do estudo e investigador do CRG.