Notícies

Inici  >  Notícies > La UB participa en la seqüenciació del genoma del ‘Lepisosteus oculatus’,...

La UB participa en la seqüenciació del genoma del ‘Lepisosteus oculatus’, un «fòssil vivent» clau per desenvolupar models de malalties humanes

El caràcter ancestral del genoma del<i> Lepisosteus oculatus</i> li permet fer de pont genòmic entre humans i altres models animals, com el peix zebra.

El caràcter ancestral del genoma del Lepisosteus oculatus li permet fer de pont genòmic entre humans i altres models animals, com el peix zebra.

El professor Cristian Cañestro (Departament de Genètica, IRBio) és l’únic expert de l’Estat coautor d’aquest estudi internacional.

El professor Cristian Cañestro (Departament de Genètica, IRBio) és l’únic expert de l’Estat coautor d’aquest estudi internacional.

La seqüenciació del genoma d’aquest peix ajudarà a entendre algunes de les transicions evolutives dels vertebrats, com el pas de l’aigua a la terra o el desenvolupament de les extremitats.

La seqüenciació del genoma d’aquest peix ajudarà a entendre algunes de les transicions evolutives dels vertebrats, com el pas de l’aigua a la terra o el desenvolupament de les extremitats.

L’estudi realitzat a la UB contribueix a demostrar la utilitat del <i>gar</i> per identificar pèrdues de gens durant l’evolució dels vertebrats.

L’estudi realitzat a la UB contribueix a demostrar la utilitat del gar per identificar pèrdues de gens durant l’evolució dels vertebrats.

08/03/2016

Recerca

El professor Cristian Cañestro, del Departament de Genètica i de l’Institut de Recerca de la Biodiversitat (IRBio) de la Universitat de Barcelona, ha format part del consorci internacional que ha seqüenciat el genoma d’un peix primitiu, el Lepisosteus oculatus (en anglès spotted gar), conegut en l’àmbit científic com a gar. L’estudi, publicat a la revista científica Nature Genetics, revela que el genoma d’aquest peix pot ser clau per entendre transicions evolutives importants (per exemple, el pas de l’aigua a la terra dels vertebrats), i des d’un punt de vista aplicat en medicina translacional, pot connectar millor el genoma humà amb destacats models animals, com el peix zebra, a l’hora d’estudiar malalties humanes.

 

El consorci internacional ha estat dirigit pels experts John H. Postlethwait, de la Universitat d’Oregon, i Ingo Braasch, ara a la Universitat Estatal de Michigan, en col·laboració amb l’Institut Broad del MIT i Harvard, als Estats Units. El professor Cristian Cañestro és l’únic expert de l’Estat que és coautor d’aquest estudi, en el qual participen científics de més de trenta centres de recerca d’arreu del món.

 

Un dels «fòssils vivents» preferits de Charles Darwin

 

El gar és un peix d’aigua dolça, depredador voraç de peixos i crustacis que pot arribar a fer més d’un metre de llarg. La seva distribució geogràfica està restringida als ecosistemes d’Amèrica del Nord, Central i Cuba. Pertany a la família ancestral Lepisosteidae, amb fòssils ja presents al Cretaci i caracteritzada per una excepcional baixa taxa d’especiació —només se’n coneixen set espècies— i una lenta evolució morfològica.

 

Tal com explica el professor Cristian Cañestro, que és membre del Grup de Recerca Evolució i Desenvolupament (EVO-DEVO) de la UB, «aquesta família de peixos ja va ser esmentada el 1859 pel naturalista Charles Darwin a L’origen de les espècies, com a exemple per descriure el terme de fòssil vivent. Una de les característiques singulars d’aquest peix és la seva capacitat de respirar fora de l’aigua de manera facultativa fent servir la bufeta natatòria com un pulmó, especialment si la temperatura de l’aigua és alta i la concentració d’oxigen és baixa».

 

«La seqüenciació del genoma —continua Cristian Cañestro— ha permès demostrar que el gar té una taxa de canvi genètic extraordinàriament baixa, de manera que el caràcter ancestral que li va atribuir Darwin a partir d’observacions morfològiques s’estén també a escala molecular».

 

 

Una posició filogenètica clau en l’evolució dels peixos

 

La condició del gar com a «fòssil vivent» i la seva posició filogenètica clau, basal dins dels peixos actinopterigis (amb esquelet d’espines òssies a les aletes) i grup germà dels teleostis, són els motius que han impulsat el consorci internacional a seqüenciar-ne el genoma. «El gar representa per als teleostis el que representa el celacant per als tetràpodes», afirmen el Dr. Ingo Braasch i el Dr. John H. Postlethwait, líders d’aquest consorci internacional.

 

Durant l’evolució primerenca dels teleostis es va produir una duplicació genòmica (TGD, teleost genome duplication) que va augmentar-ne extraordinàriament el nombre de gens i va afavorir l’explosió radiativa que ha originat un dels grups vertebrats amb més espècies: aproximadament 27.000 espècies (el 96 % de tots els peixos). El fet que la família del gar divergís prèviament a la TGD ofereix una oportunitat única per inferir com era el genoma ancestral dels peixos i estudiar l’impacte de les duplicacions genòmiques en les radiacions de les espècies.

 

El gar, útil per identificar pèrdues de gens durant l’evolució dels vertebrats

 

El grup de recerca del Dr. Cristian Cañestro és especialista en l’estudi de l’impacte de les pèrdues gèniques en l’evolució de les espècies. «La pèrdua de gens —apunta Cañestro— pot ser una força evolutiva adaptativa seleccionada positivament. Per exemple, la pèrdua dels gens CCR5 o DARC en certes poblacions humanes confereix resistència a la infecció de la sida o la malària, respectivament».

 

La duplicació genòmica dels teleostis va anar acompanyada de massives pèrdues gèniques, les quals dificulten saber si un gen present en humans però absent en el peix zebra és una innovació evolutiva dels primers o una pèrdua del segon. «Participar en l’anàlisi del genoma de gar —remarca Cañestro— ha estat una oportunitat única que ens ha permès afrontar aquesta problemàtica: gràcies a la posició filogenètica basal i a la seva lenta taxa evolutiva —que ha fet que mantingui la majoria de gens ancestrals— hem demostrat que el genoma del gar és una eina molt valuosa per diferenciar pèrdues de guanys gènics durant l’evolució dels vertebrats».

 

La comparació del genoma de gar amb el del pollastre i els humans revela que la taxa de canvi cromosòmic és també molt baixa, i moltes regions cromosòmiques es mantenen gairebé idèntiques, a diferència de les d’altres peixos que han sofert moltes reorganitzacions. Aquesta semblança cromosòmica es manté fins i tot en l’ordre en què els gens estan posicionats en els cromosomes, fenomen que es coneix com a conservació sintènica.

 

El grup de recerca de la Universitat de Barcelona ha fet anàlisis filogenètiques i de sintènia comparada (conservació de l’ordre gènic) entre el genoma de gar i el genoma humà, en especial de regions on es localitzen els gens de la família Aldh1a, que codifiquen per enzims que regulen la síntesi de l’àcid retinoic, un morfogen derivat de la vitamina A fonamental per al desenvolupament embrionari, del sistema nerviós, de la retina i de les extremitats. Aquestes anàlisis han demostrat la presència d’alguns d’aquests gens en el gar, i ha revelat que el seu origen és ancestral en els vertebrats, i l’absència d’alguns d’aquests gens en peixos teleostis ha estat deguda a pèrdues gèniques en aquests animals en lloc d’innovacions en els tetràpodes.

 

Dents en tetràpodes i escates en peixos ancestrals

 

Un exemple molt il·lustratiu de la utilitat del gar per entendre l’evolució de guanys i pèrdues dels gens i la seva rellevància en entendre les innovacions evolutives és el cas de la família SCPP (secretory calcium-binding phosphoproteins), fonamental per a la mineralització de teixits (per exemple, la de l’esmalt dental).

 

L’absència de gens SCPP en teleostis relacionats amb la formació de l’esmalt dental s’havia interpretat com si aquesta fos una innovació dels tetràpodes», apunta Cañestro. «El genoma de gar ha revelat, tanmateix, la presència d’aquests gens SCPP i el descobriment del seu rol en la mineralització d’escames, la qual cosa suggereix la hipòtesi que el rol d’aquestes proteïnes en les escames de l’ancestre dels vertebrats va ser reclutat posteriorment per formar l’esmalt dental».

 

Gar, un pont genòmic entre humans i peixos per desenvolupar models de malalties

 

El genoma de gar no només facilita la correcta connexió entre els gens humans i els de models com el peix zebra, sinó que també permet descobrir regions reguladores conservades (CNE) en els gens humans que fins ara romanien críptiques.

 

La distància genètica entre peixos teleostis i humans és en molts casos massa llunyana per identificar CNE quan se’n comparen les regions reguladores. La distància genètica del gar s’ha demostrat ideal per fer de pont entre el genoma humà i el d’altres models teleostis com el peix zebra. Així doncs, el genoma de gar ha ajudat a identificar prop de 6.500 CNE humans prèviament desconeguts, un miler dels quals estan relacionats amb malalties o altres alteracions fenotípiques en estudis d’associació a gran escala en el genoma humà.

 

El Dr. David Parichy, professor de la Universitat de Washington, explica en un article a News and Views, inclòs en el mateix número de la publicació, que «la futura aplicació de tècniques de transgènesi i d’edició gènica com el CRISPR en el gar, i l’ús del seu genoma com a pont entre l’home i altres peixos, augura un futur prometedor per al gar com a eina clau a l’hora d’establir nous models animals de malalties humanes i altres aplicacions de medicina translacional, així com per descobrir molts dels aspectes clau de l’evolució dels vertebrats».

 

Comparteix-la a:
| Més |
  • Segueix-nos:
  • botó per accedir al facebook de la universitat de barcelona
  • botó per accedir al twitter de la universitat de barcelona
  • botó per accedir a l'instagram de la Universitat de Barcelona
  • botó per accedir al linkedin de la Universitat de Barcelona
  • botó per accedir al youtube de la universitat de barcelona
  • botó per accedir al google+ de la universitat de barcelona
  • botó per accedir al flickr de la Universitat de Barcelona
Membre de: Reconeixement internacional de l'excel·lència HR Excellence in Research logo del ∞ - League of European Research Universities logo del bkc - campus excel·lència logo del health universitat de barcelona campus

© Universitat de Barcelona