Un estudi revela com uns canvis mínims en l’expressió genètica poden provocar diferències importants en la mida dels ulls
Un estudi publicat a la revista BMC Biology revela com uns canvis mínims en l’expressió d’un únic gen poden provocar grans diferències en la mida dels ulls. La investigació es va dur a terme amb dues espècies de mosques de la fruita estretament relacionades, Drosophila mauritiana i Drosophila simulans, uns organismes que són model de referència en estudis sobre la biologia del desenvolupament evolutiu. El nou treball el lideren experts de la Universitat de Barcelona, la Universitat de Göttingen (Alemanya) i les universitats de Durham i d’Oxford Brookes (Regne Unit).
L’equip va descobrir que un canvi mínim en la fase d’expressió d’un gen anomenat orthodenticle (otd) pot provocar una diferència significativa en la mida dels ommatidis, que són les unitats individuals de forma hexagonal que constitueixen un ull compost en aquests insectes. A D. mauritiana, el gen otd s’expressa abans en el procés de desenvolupament ocular que a D. simulans. Això s’associa a un augment de la mida dels ommatidis de D. mauritiana i, per tant, els ulls d’aquesta espècie són més grossos.
«Ens ha sorprès descobrir que un canvi tan petit en l’expressió genètica pugui tenir un efecte tan impactant en la mida dels ulls», detalla la professora Isabel Almudi, una de les autores principals de l’estudi i membre de la Facultat de Biologia i de l’Institut de Recerca de la Biodiversitat (IRBio) de la Universitat de Barcelona.
«Això suggereix que l’evolució de la mida dels ulls pot ser molt més senzilla del que pensàvem fins ara», apunta Almudi, que també forma part del Departament de Genètica, Microbiologia i Estadística de la UB.
Canvis en el ritme del desenvolupament biològic
L’expressió gènica és el procés mitjançant el qual la informació codificada per un gen és capaç de generar un resultat funcional, per exemple, la producció d’una proteïna. En aquest context, tenen molta importància els fenòmens relacionats amb l’heterocronia, és a dir, les modificacions o canvis en el ritme dels processos de desenvolupament que generen grans canvis evolutius. No obstant això, se sap ben poca cosa sobre els mecanismes moleculars i genètics que impulsen aquests canvis durant el desenvolupament.
«En aquest treball identifiquem l’activitat heterocrònica d’un únic factor de transcripció o activador que finalment té efectes en la mida dels ommatidis i els ulls d’aquestes espècies de Drosophila estretament relacionades », apunta Montserrat Torres-Oliva, doctorada per la Universitat de Göttingen i una de les primeres autores de l’article.
«Els insectes exhibeixen una gran variació en la forma i la mida dels ulls, cosa que contribueix a les diferències adaptatives en la visió. El nostre estudi, que compara espècies de Drosophila que difereixen en la mida dels ulls, revela un dels mecanismes genètics que poden fer que tinguin les facetes dels ulls més grosses i potencialment permetin més sensibilitat al contrast», explica el professor Alistair McGregor, de la Universitat de Durham.
Com evolucionen altres òrgans
Els investigadors consideren que aquests descobriments podrien tenir implicacions a l’hora de comprendre com evolucionen altres òrgans. Ara preveuen investigar si hi ha canvis semblants en l’expressió gènica que puguin donar lloc a diferències de mida en altres òrgans, com ara el cervell.
Artículo de referencia
Torres-Oliva, Montserrat; Buchberger, Elisa et al. «Heterochrony in orthodenticle expression is associated with ommatidial size variation between Drosophila species». BMC Biology, febrer de 2025. DOI: 10.1186/s12915-025-02136-8