Los investigadores afirman que el estudio demuestra que «Hmx es un gen central que se ha conservado a lo largo de la evolución».
Madrid, 19 de mayo (Europa Press).- Un equipo internacional de investigadores ha descifrado la función de un gen esencial para la formación de estructuras neuronales en la cabeza de los vertebrados y su percepción del entorno, así como el origen genético de los sentidos, según publican en la revista Nature.
Este gen también desempeña un papel similar en los tunicados invertebrados, por lo que es probable que se remonte al extinto ancestro común de estos subfitos animales.
Según la investigación, dirigida por Ute Rothbächer, del Instituto de Zoología de la Universidad de Innsbruck (Alemania), a medida que se desarrollaba la vida animal, fueron los invertebrados los que dominaron inicialmente los océanos.
Éstos ya poseían estructuras cefálicas, pero fue el desarrollo de una cabeza nueva y mejorada lo que condujo al éxito de los vertebrados. Esta «nueva cabeza» permitió una amplia distribución espacial y la multiplicación de las células sensoriales y, por tanto, una percepción mucho mejor del entorno. Esto también fue esencial para el desarrollo de un estilo de vida depredador.
Hmx gene conservation identifies the origin of vertebrate cranial ganglia | #EvoDevo https://t.co/PKOB7LreNy
— Rajendhran Rajakumar (@Rajee_Rajakumar) May 19, 2022
Cuando los estímulos externos se transmiten al cerebro de los vertebrados, los ganglios sensoriales craneales desempeñan un papel importante. Pueden considerarse como nodos nerviosos distribuidos por toda la cabeza que reciben información de los órganos sensoriales. Hasta ahora, los científicos no sabían cómo se formaban exactamente estos ganglios, pero ahora han encontrado ahora las respuestas.
El grupo de investigación de Ute Rothbächer participó decisivamente en el proyecto, una colaboración internacional de varias instituciones. Sus hallazgos demuestran que los ganglios sensoriales craneales de los vertebrados surgen de un programa genético que también se encuentra en sus parientes vivos más cercanos, los tunicados.
En las larvas de tunicados, ciertas neuronas sensoriales, denominadas Neuronas Bipolares de la Cola, se localizan en la región de la cola. Estas procesan los estímulos externos, pero también son responsables del movimiento del animal. En ambos subfitos animales, las estructuras respectivas están formadas por el gen Hmx.
«Los tunicados son como un prototipo evolutivo de los vertebrados –explica Rothbächer–. Hay una gran diferencia anatómica entre los adultos de estos subfitos, ya que están adaptados a nichos ecológicos. Esto complica la investigación sobre su evolución. Las estructuras y mecanismos comunes sólo pueden identificarse en la fase embrionaria: nuestro ancestro común era probablemente muy similar a una larva de tunicado».
Los organismos modelo del estudio fueron la lamprea, un pez primitivo que se asemeja a una anguila y al que se suele llamar «fósil viviente», y el tunicado Ciona intestinalis, que está rodeado por un manto tubular amarillento que protege al animal y filtra el alimento.
Alessandro Pennati, estudiante de doctorado del grupo de investigación de Rothbächer, estudió la función del gen Hmx en Ciona. Aplicó la tecnología genética CRISPR-Cas9 para eliminar selectivamente secuencias genéticas, mientras que el método de transgénesis transitoria se utilizó para sobreexpresar genes.
Los investigadores descubrieron que Hmx controla el desarrollo de las neuronas bipolares de la cola en los tunicados, mientras que en los vertebrados lo hace para los ganglios sensoriales craneales. Sorprendentemente, los segmentos del gen Hmx de la lamprea insertados en el ADN de Ciona tenían una actividad similar a la del propio Hmx de Ciona.
«Se ha demostrado que Hmx es un gen central que se ha conservado a lo largo de la evolución. Ha mantenido su función y estructura originales y probablemente se encontraba en esta forma en el ancestro común de los vertebrados y los tunicados», explica Pennati.
Los ganglios sensoriales craneales y las neuronas bipolares de la cola tienen, por tanto, el mismo origen evolutivo, y Hmx participó probablemente de forma crucial en la formación de los órganos sensoriales altamente especializados de la cabeza en los vertebrados.
