Un equipo de la Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa OIST y sus colaboradores ha secuenciado los genomas de dos especies de pequeñas criaturas acuáticas llamadas gusanos de bellota y mostró que compartimos más genes con ellos que con muchos otros animales, estableciéndolos como nuestros primos lejanos.
El estudio encontró que 8,600 familias de genes se comparten entre los deuterostomas, una gran agrupación de animales que incluye una variedad de organismos, que van desde gusanos de bellota hasta peces estrella, desde ranas hasta perros y humanos. Esto significa que aproximadamente el 70% de nuestrosLos genes rastrean su ascendencia hasta el deuterostoma original. Al comparar los genomas de las lombrices de bellota con otros animales, los científicos de OIST dedujeron la presencia de estos genes en el ancestro común de todos los deuterostomas, un animal extinto que vivió hace medio billón de años.muestra que el grupo de genes faríngeos es exclusivo de los deuterostomas y podría estar relacionado con el desarrollo de la faringe, la región que une la boca y la nariz con el esófago en humanos. Estos hallazgos se publicaron en Naturaleza , que resume una colaboración internacional entre investigadores de OIST y equipos de EE. UU., Reino Unido, Japón, Taiwán y Canadá.
Hace unos 550 millones de años, una gran variedad de animales irrumpió en el mundo en un evento conocido como la explosión cámbrica. Esta radiación evolutiva reveló varios nuevos planes de cuerpos de animales y cambió la vida en la Tierra para siempre, como animales complejos con intestinos especializados ysurgieron características de comportamiento. Gracias a la secuenciación del genoma de múltiples animales contemporáneos del grupo deuterostoma, podemos retroceder en el tiempo para revelar aspectos del ancestro perdido hace mucho tiempo de este grupo diverso de animales.
Las lombrices de bellota son criaturas marinas que viven en el fondo del océano y se alimentan al filtrar un flujo constante de agua de mar a través de rendijas en la región de sus intestinos entre la boca y el esófago. Estas rendijas están distantemente relacionadas con las branquias de los peces, y representan uninnovación crítica en la evolución que no se comparte con animales como moscas o lombrices de tierra. Dado que los gusanos de bellota ocupan una posición evolutiva tan crítica en relación con los humanos, los investigadores secuenciaron dos especies de gusanos de bellota distantes, Ptychodera flava recogido en Hawai y Saccoglossus kowalevskii , del Océano Atlántico. "Sus genomas son necesarios para llenar el vacío en nuestra comprensión de los genes compartidos por el ancestro común de todos los deuterostomas", explica el Dr. Oleg Simakov, autor principal de este estudio.
De hecho, más allá de secuenciar estos dos organismos, el equipo también estaba interesado en identificar familias de genes antiguos que ya estaban presentes en el ancestro del deuterostoma. El equipo comparó los genomas de los dos gusanos bellota con los genomas de 32 animales diversos y descubrió que8.600 familias de genes son homólogas, es decir, relacionadas evolutivamente, en todos los deuterostomas y, por lo tanto, se infiere con seguridad que también estuvieron presentes en el genoma de su antepasado de deuterostoma. Brazos humanos, alas de pájaros, patas de gatos y aletas de ballenasson ejemplos clásicos de homología, porque todos se derivan de las extremidades de un ancestro común. Al igual que con las estructuras anatómicas, la homología de los genes se define en términos de ascendencia compartida. Debido a duplicaciones genéticas posteriores y otros procesos, estos 8.600 genes homólogos corresponden al menos a14,000 genes, o aproximadamente el 70%, del genoma humano actual.
El estudio también identificó grupos de genes que están muy juntos en los genomas del gusano de la bellota y en los genomas de humanos y otros vertebrados. La antigua proximidad de estos grupos de genes, preservados durante medio billón de años, sugiere que los genes pueden funcionar como ununidad. Un grupo de genes relacionado con el desarrollo de la faringe en vertebrados y gusanos de bellota es particularmente interesante. Es compartido por todos los deuterostomas, pero no está presente en animales que no son deuteróstomos como insectos, pulpos, lombrices de tierra y gusanos planos. La faringe de bellotalos gusanos y otros animales funcionan para filtrar los alimentos y guiarlos hacia el sistema digestivo. En los humanos, este grupo es activo en la formación de las glándulas tiroides y la faringe. Los científicos sugieren que existe una conexión entre la función de la tiroides moderna y lamecanismo de alimentación de filtro de gusanos de bellota. Este grupo de genes faríngeos contiene seis genes ordenados en un patrón común en todos los deuterostomas e incluye los genes para cuatro proteins que son reguladores transcripcionales críticos que controlan la activación de muchos otros genes.Los genes ordenados de la misma manera y ubicados uno al lado del otro en el ADN cromosómico están unidos y transferidos juntos de una generación a la siguiente.Curiosamente, no solo el ADN que codifica estos genes del factor de transcripción se comparte entre los deuterostomas, sino también algunas de las piezas de ADN que se utilizan como sitios de unión para los factores de transcripción se conservan entre estos animales.
"Nuestro análisis de los genomas del gusano de la bellota proporciona una visión de la complejidad de nuestros ancestros cámbricos y brinda apoyo para el antiguo vínculo entre el desarrollo faríngeo y el estilo de vida de alimentación por filtro que finalmente contribuyó a nuestra evolución", explica el Dr. Simakov.
Recientemente, el equipo de OIST también secuenciaron los genomas del pulpo y el coral Porites australiensis .
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Materiales proporcionado por Universidad de Posgrado del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa OIST . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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