La secuencia completa del genoma del ctenóforo revela un curso separado de la evolución
Una mirada cercana al sistema nervioso del animal magníficamente iridiscente conocido como ctenóforo ha llevado a un equipo de científicos a proponer una nueva historia de la evolución: una para los ctenóforos, y otra para todos los demás.
"Es una paradoja", dijo Leonid Moroz, neurobiólogo de la Universidad de Florida en Gainesville y autor principal de un artículo publicado ayer en Nature sobre la biología del sistema nervioso de los ctenóforos. "Son animales con un sistema nervioso complejo, pero básicamente utilizan un lenguaje químico completamente diferente de cualquier otro animal. Hay que explicarlo de una manera u otra".
La forma en que Moroz lo explica es con un escenario evolutivo que está en desacuerdo con las cuentas tradicionales de la evolución animal.
Moroz y sus colegas han estado estudiando medusas peine, cuyo nombre científico es ctenóforos, durante muchos años, a partir de la secuenciación del genoma de una especie, el farolito de mar (Pleurobrachia bachei). El farolito de mar (en inglés sea gooseberry) tiene 19.523 genes, aproximadamente la misma cifra que se encuentran en el genoma humano.
Los científicos ampliaron su biblioteca a los genes de otras diez especies de ctenóforos (de las cerca de 150 especies conocidas que existen) y los compararon con los genes análogos en otros animales. Y cuando miraron a los genes implicados en el sistema nervioso, se encontraron con que muchos de los que se consideraban esenciales para el desarrollo y la función de las neuronas, en los ctenóforos estaban simplemente desaparecidos.
Algunos de los genes que faltan están involucrados en la construcción de las neuronas en embriones. Las células en cualquier animal comienzan en el embrión como células madre, pareciendo prácticamente idénticas entre sí y capaces de convertirse en cualquier tipo particular de célula. Sólo más tarde en el desarrollo embrionario cambian algunas células madre en genes específicos que los transforman en neuronas. Este proceso es muy similar en los seres humanos, y en las moscas, babosas, y casi todos los demás animales con un sistema nervioso.
Pero las medusas peine, encontraron Moroz y sus colegas, carecen de la capacidad total de los genes de las neuronas. Lo que significa que los embriones de los ctenóforos deben construir sus neuronas a partir de un conjunto diferente de instrucciones que todavía nadie entiende.
Las medusas peine tampoco utilizan el complemento estándar de los neurotransmisores que se encuentran en otros animales, encontraron los científicos. Los genes para la mayoría de los neurotransmisores que hay en otros animales en la medusa peine faltan o están silenciados, a excepción de uno, el gen para el neurotransmisor del glutamato. No es de extrañar que a Moroz le gusta llamar a estas criaturas "alienígenas del mar".
En lugar de los genes típicos de neurotransmisores, han encontrado los científicos, los ctenóforos producen una gran diversidad de receptores en la superficie de las neuronas. Moroz no puede decir todavía lo que están haciendo allí los receptores, pero dice que probablemente están agarrando neurotransmisores, quizás tantos como 50 a 100 neurotransmisores en total (comparables a la cantidad de neurotransmisores en el cerebro humano).
Reescribiendo la historia evolutiva
La naturaleza única del sistema nervioso del ctenóforo llevó a los científicos de la Florida a la hipótesis de una nueva historia evolutiva de estos animales marinos, que se establece en el artículo de Nature. Los primeros animales, de acuerdo con esta nueva teoría, no tenían sistema nervioso en absoluto. Las células de estos primeros animales podían sentir su entorno directamente, y podrían enviar señales directamente a las células vecinas.
Millones de años más tarde, esas señales y receptores se convirtieron en la materia prima para el sistema nervioso. Pero su evolución, de acuerdo con Moroz, se llevó a cabo en dos linajes separados. Uno llevó a los ctenóforos de hoy. El otro llevó a todos los demás animales con sistemas nerviosos - desde medusas a nosotros.
Si efectivamente se ha producido una evolución en paralelo con dos linajes separados, la división habría ocurrido hace mucho tiempo. Los fósiles que se parecen mucho a los ctenóforos de hoy en día se remontan a unos 550 millones de años, por lo que son uno de los restos más antiguos de vida animal compleja.
Pero, precisamente, cómo y cuándo el ctenóforo se separó de otros linajes de animales sigue siendo controvertido. Para dibujar el árbol de la evolución animal, Moroz y sus colegas analizaron la similitud de ADN de diferentes especies. Según los autores, los ctenóforos pertenecen a un linaje que les es propio y que se separó de los otros en la base del árbol.
En la búsqueda de esa relación, el nuevo documento confirma los hallazgos de un equipo dirigido por Andy Baxevanis, jefe de la Unidad de Genómica Computacional en el Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano, que llegó a una conclusión similar en diciembre después de la secuenciación del genoma de otra especie de ctenóforo, la medusa americana (Mnemiopsis leidyi). "No se podía pedir un mejor resultado", dijo sobre la investigación de Moroz. "Lo que realmente sacude nuestra forma de pensar es la complejidad en que evolucionaron los animales".
Gert Woerheide, un geobiólogo evolutiva en la Ludwig-Maximilians-Universität de Munich, que no participó en la investigación, está de acuerdo en que Moroz y sus colegas han hecho un gran hallazgo con su visión revisada de la evolución del cerebro. "Creo que, en este sentido, este es un gran trabajo", dijo.
Pero en términos de la forma real del árbol genealógico animal, Woerheide está menos convencido. No está seguro de que la medusa peine se separara en la base del árbol, dijo; las esponjas, por ejemplo, podrían haberse ramificado en primer lugar. En opinión de Woerheide, la reconstrucción exacta del árbol que alcanza hasta el momento en la historia de la evolución sigue siendo una cuestión abierta.
No importa cómo evolucionó el sistema nervioso de la medusa peine, sin embargo, todos están de acuerdo de que son raras y por lo tanto vale la pena conocerlas mejor. Como señala Casey Dunn, biólogo evolutivo en la Universidad de Brown en Providence, Rhode Island, que no participó en la investigación, las medusas peine están resultando ser "aún más diferente de los otros animales lo que se había apreciado".
Artículo científico: The ctenophore genome and the evolutionary origins of neural systems
