Notícies

Inici  >  Notícies > Desmantellant la via de síntesi de l’àcid retinoic en l’evolució...

Desmantellant la via de síntesi de l’àcid retinoic en l’evolució dels cordats

El grup de recerca Evo-Devo-Genomics, liderat per Ricard Albalat i Cristian Cañestro, és un dels pocs equips científics del món que estudien l'<i>Oikopleura dioica</i> des d’una perspectiva de la biologia evolutiva del desenvolupament (evo-devo).

El grup de recerca Evo-Devo-Genomics, liderat per Ricard Albalat i Cristian Cañestro, és un dels pocs equips científics del món que estudien l'Oikopleura dioica des d’una perspectiva de la biologia evolutiva del desenvolupament (evo-devo).

Els resultats il·lustren el que es coneix com a paradoxa inversa de la biologia evolutiva del desenvolupament (evo-devo).

Els resultats il·lustren el que es coneix com a paradoxa inversa de la biologia evolutiva del desenvolupament (evo-devo).

Per ordre de baix a dalt i d’esquerra a dreta, Marcos Plana, Josep Martí, Alfonso Ferrández, Alba Almazán, Liz Espinosa, Anna Moncusí, Míriam Diaz, Núria Torres, Paula Bujosa, Ricard Albalat i Cristian Cañestro.

Per ordre de baix a dalt i d’esquerra a dreta, Marcos Plana, Josep Martí, Alfonso Ferrández, Alba Almazán, Liz Espinosa, Anna Moncusí, Míriam Diaz, Núria Torres, Paula Bujosa, Ricard Albalat i Cristian Cañestro.

13/07/2016

Recerca

L’organisme planctònic Oikopleura dioica, un model animal utilitzat en l’estudi de l’evolució i el desenvolupament embrionari del nostre fílum (cordats), ha perdut la majoria dels gens relacionats amb el metabolisme de l’àcid retinoic. L’àcid retinoic (AR) és una molècula derivada de la vitamina A (retinol) que és clau en la fisiologia i el desenvolupament embrionari en l’espècie humana i en el conjunt del nostre fílum. La pèrdua de gens hauria facilitat que l’O. dioica es pogués desenvolupar sense dependre de la vitamina A. Aquest fet seria un nou exemple de com el fenomen de la pèrdua gènica pot ser una estratègia evolutiva que permet l’adaptació de les espècies a escenaris biològics de manera avantatjosa.

 

Aquesta és una de les conclusions principals d’un estudi publicat a la revista Molecular Biology and Evolution, una de les publicacions científiques amb més impacte en aquest àmbit del coneixement, i que signen els investigadors Josep Martí Solans, Núria P. Torres Águila, Ricard Albalat i Cristian Cañestro, del Departament de Genètica, Microbiologia i Estadística i de l’Institut de Recerca de la Biodiversitat (IRBio) de la Universitat de Barcelona. També hi han col·laborat les investigadores Olga V. Belyaeva i Natalia Y. Kedishvili, de la Universitat d’Alabama (Estats Units).

 

Quan l’evolució és regressiva

 L’AR és un factor imprescindible en els cordats per regular l’expressió de gens implicats en els processos de proliferació i diferenciació cel·lular, com els que es produeixen durant el desenvolupament embrionari d’òrgans i sistemes, o en la formació dels patrons de simetria corporal. Algunes malalties genètiques, a més, comporten alteracions de l’acció de l’AR que poden causar desequilibris en la proliferació cel·lular i el desenvolupament de càncers com la leucèmia promielocítica aguda.

 El cordat O. dioica és un organisme evolutivament molt proper als vertebrats, amb els quals comparteix un pla corporal similar i diversos òrgans o estructures homòlogues, com ara el cor, el cervell o la musculatura esquelètica, que tenen un desenvolupament dependent de l’AR. Un dels grans reptes del treball publicat ha estat demostrar que aquests òrgans es desenvolupen en l’O. dioica en absència de l’AR a causa de la pèrdua massiva de gens implicats en la seva síntesi i la manca de vies alternatives per produir-ne.

 

Tal com explica el professor Ricard Albalat, «els nostres resultats revelen que la pèrdua de gens relacionats amb l’AR en l’O. dioica es va produir en un escenari d’evolució regressiva, en què les funcions que es perdien no eren necessàries per a l’organisme».

 

«En els humans —continua Albalat—, com en la resta d’espècies de cordats, es coneixen molts dels enzims que regulen la síntesi i degradació de l’AR. Entendre com es regulen aquests enzims és rellevant per a la nostra salut. Tot indica que la maquinària metabòlica de l’AR és un sistema genèticament robust: és a dir, forma una via difícil d’alterar on diversos enzims codificats per múltiples gens poden fer la mateixa funció de manera redundant. A més, descobrir que l’AR era també important per a la biologia d’animals no vertebrats implicava que la maquinària metabòlica de l’AR podia ser molt antiga, sorgida en els orígens de l’evolució animal».

 

Com és possible generar un cor sense àcid retinoic?

 

Segons el professor Cristian Cañestro, «aquests resultats il·lustren el que es coneix com a paradoxa inversa de la biologia evolutiva del desenvolupament (evo-devo), en què estructures morfològicament similars difereixen de manera important en els gens responsables de la seva formació».

 

«El cor és un altre dels exemples paradigmàtics que intentem entendre: com és possible que l’O. dioica pugui fer un cor sense l’AR mentre que en la resta de cordats l’AR és imprescindible per crear aquest òrgan? En breu, esperem poder aportar algunes respostes i avaluar l’impacte que la pèrdua de l’AR ha comportat en la funció dels gens cardiogènics», detalla Cañestro.

 

La innovació biològica no va lligada necessàriament a un increment de la complexitat funcional o del nombre de gens, apunten els autors. Reordenacions genòmiques, canvis en la maquinària epigenètica, pèrdua aparent dels òrgans receptors de la llum, reducció de la complexitat i mida corporal, o augment de la velocitat del desenvolupament embrionari i del cicle de vida d’O. dioica, són circumstàncies que possiblement van permetre l’evolució de noves formes per construir perfectament un cor, per exemple, sense necessitar l’AR.

 

Reconstruint l’evolució gènica com una ruta abandonada de trens

 

«Els resultats demostren que les pèrdues gèniques poden seguir patrons no aleatoris, com ara la coeliminació de tots els gens relacionats amb una funció que ha deixat de ser útil durant l’evolució d’una determinada espècie, com en el cas de l’àcid retinoic en l’O. dioica», detallen Albalat i Cañestro.

 

Els autors ho comparen amb una ruta abandonada de trens: «És com imaginar que una certa ruta de tren va deixar de ser útil i se’n va abandonar el manteniment. Si després de molts anys, un historiador redescobrís restes d’un conjunt d’estacions de tren abandonades en diferents punts del territori, en teoria podria reconstruir l’antiga ruta del tren».

 

«La descoberta d’aquesta ruta de gens perduts en l’O. dioica demostra experimentalment com la identificació de conjunts de gens que han estat coeliminats (estacions de tren abandonades) és una estratègia útil per identificar gens funcionalment relacionats (la ruta del tren)», remarquen. D’altra banda, si una de les estacions de ruta abandonada hagués sobreviscut en perfecte estat de conservació, es podria concloure que molt possiblement aquesta estació encara està connectada amb una altra ruta que s’ha mantingut activa tot aquest temps.

 

El treball publicat a la revista Molecular Biology and Evolution també demostra que identificar els gens que han sobreviscut als desmantellaments de vies gèniques és útil per descobrir noves funcions que havien passat desapercebudes. «En el cas de l’O. dioica —expliquen Albalat i Cañestro—, el manteniment i l’extensa duplicació d’un parell de gens tradicionalment associats amb la via de l’AR (els gens Cco i RdhE2) ens ha permès descobrir la seva potencial rellevància en la compartimentalització del sistema digestiu (com a mínim en aquest organisme)». En paral·lel, també s’ha constatat que la supervivència del gen Aldh8a en l’O. dioica és deguda a la seva funció en la resposta defensiva d’aquest organisme davant l’impacte dels tòxics mediambientals, com és el cas d’algunes toxines produïdes per microalgues marines.

 

Cal recordar que el grup de recerca Evo-Devo-Genomics (@evodevogenomeUB), liderat per Ricard Albalat i Cristian Cañestro a la Facultat de Biologia de la UB, és un dels pocs equips científics del món que estudien l’O. dioica des d’una perspectiva de la biologia evolutiva del desenvolupament (evo-devo), i que disposa d’una de les poques infraestructures científiques amb capacitat de desenvolupar i estudiar aquest nou model animal.

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 la 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