Los mamíferos se han adaptado para vivir en las cuevas más oscuras y los océanos más profundos, y desde las montañas más altas hasta las llanuras. En el camino, los mamíferos también han adaptado una capacidad notable en su sentido del oído, de las llamadas de ecolocalización de alta frecuenciade murciélagos a cantos de ballenas de baja frecuencia. Incluso nuestros mejores amigos, los animales de compañía, los perros, han desarrollado un rango de audición dos veces más amplio que las personas.
Suponiendo que estas adaptaciones tengan una causa genética raíz, un equipo de científicos dirigido por Lucia Franchini del Consejo Nacional de Investigación Científica y Tecnológica CONICET, en Buenos Aires, Argentina, se ha propuesto identificar las bases genéticas subyacentes.la evolución del oído interno en los mamíferos. Sus últimos hallazgos subrayaron la promesa de su enfoque, que identificó dos nuevos genes involucrados en la audición. El estudio fue publicado en la edición avanzada en línea de Biología molecular y evolución .
"Este documento se basa en la premisa de que la evolución de las novedades relacionadas con la audición del oído interno de los mamíferos debería dejar un rastro reconocible de firma molecular adaptativa", dijo Franchini. "Este trabajo destaca la utilidad de los estudios evolutivos para identificar genes funcionales clave nuevos".
Los procesos básicos de audición en diferentes especies de mamíferos son los mismos. El sistema auditivo de los mamíferos se caracteriza por un oído medio compuesto por tres huesecillos el incus yunque, el martillo martillo y el estribo estribo, que canaliza el sonido.al oído interno
El grupo de Franchini se centró en el oído interno, que convierte los cambios en la intensidad del sonido en señales eléctricas que el cerebro puede procesar. Dentro del oído interno está la cóclea en forma de caracol que transforma las ondas sonoras en impulsos nerviosos, incluido un órgano auditivo de Corti queposee dos tipos de células ciliadas sensoriales HC especializadas, células ciliadas internas IHC y externas OHC.
"En la cóclea de los mamíferos, los IHC y los OHC muestran una clara división del trabajo", explica Franchini. "Los IHC reciben y transmiten información de sonido comportándose como las verdaderas células sensoriales, mientras que los OHC amplifican la información de sonido. Por lo tanto, los IHC que son los principalestransductores, liberan glutamato para excitar las fibras sensoriales del nervio coclear y los OHC actúan como motores biológicos para amplificar el movimiento del epitelio sensorial ".
En su estudio, utilizaron un enfoque doble, que complementa las comparaciones genéticas in silico con estudios experimentales de seguimiento, para obtener una comprensión más completa de los circuitos genéticos detrás de las adaptaciones del oído interno de los mamíferos.
"Estas innovaciones funcionales y morfológicas en el oído interno de los mamíferos contribuyen a sus capacidades auditivas únicas", dijo la autora principal Lucia Franchini. Sin embargo, las bases genéticas que subyacen a la evolución de este hito de los mamíferos son poco conocidas. Proponemos que la aparición de la morfologíay las innovaciones funcionales en el oído interno de los mamíferos podrían haber sido impulsadas por la evolución molecular adaptativa ".
Primero, aprovecharon las extensas bases de datos de expresión génica para realizar estudios comparativos basados en software o in silico de 1.300 genes para identificar genes que pueden haber sido seleccionados positivamente para ayudar a los mamíferos a adaptarse a lo largo del tiempo evolutivo. En total, encontraron 13%, o 165 genes del oído interno que pueden haber sido seleccionados para la adaptación.
"Este análisis indicó que tanto los IHC como los OHC pasaron por niveles similares de evolución adaptativa de genes, probablemente subyacentes a la remodelación morfológica y funcional que ambos tipos celulares experimentaron en el linaje de los mamíferos", dijo Franchini.
"Notablemente encontramos que al analizar categorías funcionales de genes seleccionados positivamente, el término funcional más enriquecido fue 'unión a la proteína del citoesqueleto' y 'constituyente estructural del citoesqueleto'. Estos hallazgos indican que los genes OHC que se sometieron a una selección positiva podrían haber contribuido a laadquisición del citoesqueleto altamente especializado presente en estas células que subyace a sus propiedades funcionales distintivas, incluida la electromotilidad somática ".
Luego, probaron experimentalmente las funciones de los genes auditivos en una serie de estudios con ratones. Entre estos, se centraron en dos genes del oído interno previamente desconocidos: STRIP2 de la proteína 2 de interacción con la estriatina y ABLIM2 dominio LIM de unión a la actina 2, que fueronfuncionalmente caracterizado por generar nuevas cepas de ratones mutantes mediante el uso de la tecnología CRISPR / Cas9. En cada caso, utilizaron CRISPR para desactivar parte de la función genética normal para ver cómo afectaba el circuito genético auditivo.
"Realizamos estudios funcionales auditivos de los ratones mutantes recientemente generados por Strip2 y Ablim2 mediante dos técnicas complementarias que permiten el diagnóstico diferencial de OHC versus IHC / disfunción neuronal en toda la cóclea", dijo Franchini. "Para evaluar la integridad del sistema auditivograbamos ABR respuestas auditivas del tronco encefálico que son potenciales evocados por el sonido generados por los circuitos neuronales en las vías auditivas ascendentes. También evaluamos la función de los OHC a través de pruebas de emisiones otoacústicas de productos de distorsión DPOAE ".
Descubrieron que Strip2 probablemente juega un papel funcional en la primera sinapsis entre los IHC y las fibras nerviosas. Además, cuando se encontraban en el epitelio sensorial coclear, encontraron una reducción significativa en las sinapsis del nervio auditivo. En contraste, los estudios mutantes de Ablim2sugieren que la ausencia de Ablim2 no afecta ni la amplificación coclear ni la función del nervio auditivo.
"En resumen, a través de este enfoque evolutivo descubrimos que STRIP2 experimentó una fuerte selección positiva en el linaje de los mamíferos y juega un papel importante en la fisiología del oído interno", dijo Franchini. "Además, nuestros estudios combinados evolutivos y funcionales nos permitenpara especular que la extensa remodelación evolutiva que sufrió este gen en el linaje de los mamíferos proporcionó un valor adaptativo. Por lo tanto, nuestro estudio es una prueba de concepto de que los enfoques evolutivos combinados con estudios funcionales podrían ser una herramienta útil para descubrir nuevos actores clave en la función deórganos y tejidos "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Biología Molecular y Evolución Oxford University Press . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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