La capacitat de lʼADN de regular gens separats entre si va donar origen als animals
Un dels misteris de lʼevolució encara sense resoldre és com van aparèixer els animals a partir dels seus avantpassats unicel·lulars i quins mecanismes evolutius van intervenir en el desenvolupament de la seva complexitat corporal. Tot apunta que els mecanismes genètics responsables del gran èxit evolutiu dels animals es trobarien en tot el regne animal, incloent-hi els humans, però no en els nostres ancestres unicel·lulars, segons assenyala un article publicat a la revista Cell, en el qual participa Iñaki Ruiz Trillo, professor del Departament de Genètica, Microbiologia i Estadística i membre de lʼInstitut de Recerca de la Biodiversitat (IRBio) de la Universitat de Barcelona.
Un dels misteris de lʼevolució encara sense resoldre és com van aparèixer els animals a partir dels seus avantpassats unicel·lulars i quins mecanismes evolutius van intervenir en el desenvolupament de la seva complexitat corporal. Tot apunta que els mecanismes genètics responsables del gran èxit evolutiu dels animals es trobarien en tot el regne animal, incloent-hi els humans, però no en els nostres ancestres unicel·lulars, segons assenyala un article publicat a la revista Cell, en el qual participa Iñaki Ruiz Trillo, professor del Departament de Genètica, Microbiologia i Estadística i membre de lʼInstitut de Recerca de la Biodiversitat (IRBio) de la Universitat de Barcelona.
El treball, liderat per un equip de lʼInstitut de Biologia Evolutiva (un centre mixt del CSIC i la Universitat Pompeu Fabra), conclou que la gran innovació que diferencia els animals dels seus parents unicel·lulars és la regulació distal, és a dir, la capacitat que té lʼADN de regular gens distants entre si i determinar amb exactitud el moment de fer-ho. Seqüències dʼADN que estan situades en altres cromosomes, o molt separades dʼun gen concret, són capaces dʼactivar-lo o inhibir-lo. «Aquesta habilitat ens va permetre augmentar dramàticament el nostre nivell de complexitat, fins a crear organismes de desenes de milions de cèl·lules, com en el cas dels mamífers», afirma Iñaki Ruiz Trillo, també professor dʼinvestigació ICREA a lʼInstitut de Biologia Evolutiva i guardonat amb una consolidator grant del Consell Europeu de Recerca el 2014.
Els investigadors han comparat els sistemes de regulació gènica i epigenètica de lʼameba Capsaspora owczarzaki —aïllada de lʼhemolimfa dʼun cargol de Puerto Rico— amb els dels animals. Segons els investigadors, la quantitat de mecanismes que comparteixen els dos grups és molt superior de la que els diferencia. Per exemple, tenen en comú elements clau per al desenvolupament dels animals com el gen Brachyury, important per a lʼembriogènesi, i lʼoncogèn Myc, implicat en la proliferació cel·lular. Així mateix, el cicle vital de la C. owczarzaki és complex i té clares transicions entre fases, que oscil·len dʼuna única cèl·lula a diverses dotzenes. En aquest cas, lʼameba utilitza eines epigenètiques, com ARN no codificant i marques a les histones, per regular les transicions entre els diferents estadis cel·lulars. «Mentre que C. owczarzaki fa servir els mecanismes de regulació genètica per controlar la transició entre les seves fases del cicle vital, els animals els utilitzem per poder especialitzar les nostres cèl·lules: per exemple, per obtenir neurones o cèl·lules musculars», especifica Ruiz Trillo.
Éssers multicel·lulars
Un dels grans beneficis de la multicel·lularitat, que va sorgir per primera vegada fa uns mil milions dʼanys, és que va permetre augmentar la mida corporal, habitar nous nínxols i dividir la feina entre els diferents tipus cel·lulars. Segons els resultats dʼaquest estudi, lʼorigen dels animals no va ser, per tant, un compendi dʼinnovacions evolutives a tots els nivells. Més aviat va ser un procés de reciclatge evolutiu (o genètic) que va afegir complexitat genòmica i va permetre regular de manera més precisa les diferents cèl·lules que formen els organismes complexos. El pas següent, segons els investigadors, és arribar a aïllar les cèl·lules individuals de C. owczarzaki i analitzar-les en detall per poder determinar si són totes iguals o ja existeix certa especialització.
Article de referència:
Sebé Pedrós, A.; Ballare, C.; Parra Acero, H.; Chiva, C.; Tena, J.; Sabidó, E.; Gómez Skarmeta, J.-L.; Di Croce, L.; Ruiz Trillo, I. «The dynamic regulatory genome of Capsaspora owczarzaki and the origin of animal multicellularity». Cell. DOI: 10.1016/j.cell.2016.03.034