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Los genes esponja dan pistas sobre los orígenes de las neuronas y otras células

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Los genes esponja dan pistas sobre los orígenes de las neuronas y otras células

Cuando el primero Los genomas de las esponjas se secuenciaron a principios de la década de 2000, los investigadores se sorprendieron al descubrir que las esponjas no solo tienen aproximadamente tantos genes como los humanos y otras criaturas complejas, sino que también tienen muchos de los mismos genes. Las esponjas se encuentran entre los primeros linajes ramificados en el árbol evolutivo de la vida animal; sus cuerpos simples ni siquiera tienen un patrón de simetría o un número determinado de partes. La presencia de esos genes implicaba que la información genética para funciones como la contracción muscular y la diferenciación de neuronas era mucho más antigua que los propios músculos o sistemas nerviosos.

Pero, ¿qué estaban haciendo esos genes en un animal sin neuronas ni músculos? Los investigadores solo pudieron hacer conjeturas e investigar patrones de expresión minuciosamente gen por gen.

Hoy, sin embargo, un nuevo estudio que aprovecha los rápidos avances en las tecnologías genómicas ha revelado dónde se expresan unos 26.000 genes en la esponja de agua dulce. Spongilla. Este atlas de expresión genética revela la configuración genética de los tipos de células en todo el cuerpo de la esponja, incluidos algunos tipos de células nunca antes descritos. Ofrece pistas importantes sobre cómo evolucionaron los tipos de células en primer lugar, y puede ayudar a resolver un debate largo y espinoso sobre si las neuronas evolucionaron solo una o muchas veces. El estudio aparece en el último número de Ciencias.

Este ambicioso artículo «da un salto» con respecto a trabajos anteriores, según Scott Nichols, que estudia la evolución de las esponjas en la Universidad de Denver. «Lo que es extraordinario es que han surgido hipótesis realmente fascinantes de este conjunto de datos», dijo. «Pero quisiera enfatizar fuertemente que necesitan ser probados experimentalmente».

La hipótesis más interesante se refiere a las células que se encuentran dentro de las cámaras digestivas de la esponja. Las cámaras están revestidas con células distintivas llamadas coanocitos, que tienen un collar de protuberancias en forma de dedos (microvellosidades) y un flagelo. Los coanocitos baten sus flagelos para regular el flujo de agua a través de la cámara digestiva, mientras se alimentan de pequeñas partículas y desechos que transporta el agua. Las cámaras digestivas también contienen células «neuroides» móviles que fueron descritas hace años, aunque su identidad y función eran misteriosas.

Utilizando tecnología de secuenciación de ARN unicelular de alto rendimiento, el equipo de Detlev Arendt en el Laboratorio Europeo de Biología Molecular en Heidelberg descubrió que los coanocitos expresan genes que en las neuronas producen el “andamiaje” postsináptico involucrado en la recepción y respuesta de neurotransmisores. También descubrieron que las células neuroides móviles expresan un conjunto de genes que suelen estar activos en el bulbo presináptico de una neurona. Esto llevó a los investigadores a plantear la hipótesis de que las células neuroides podrían estar hablando con los coanocitos y que el trabajo de las células neuroides podría ser patrullar el entorno microbiano en la cámara digestiva y regular los comportamientos de alimentación de los coanocitos en consecuencia.

Las esponjas tienen cámaras digestivas revestidas con células llamadas coanocitos. Agitando sus flagelos para impulsar el agua a través de las cámaras, los coanocitos digieren pequeñas partículas en el flujo.Fotografía: Caterina Longo / Universidad de Bari

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