¿Planta o animal?

La anémona de mar muestra un paisaje genómico sorprendentemente similar al genoma humano, pero también muestra mecanismos de regulación similares a los de las plantas.

Vectensis Nematostella. Crédito: Copyright Nature, 2005

Un equipo de investigación, dirigido por el biólogo evolutivo y de desarrollo Ulrich Technau de la Universidad de Viena, ha descubierto que las anémonas de mar muestran un paisaje genómico con una complejidad de elementos reguladores similares a los de la mosca de la fruta o de otros animales. Esto sugiere que este principio de regulación de genes cuanta con más de 600 millones de años, y se remonta al ancestro común de los humanos, las moscas y la anémona de mar. Por otro lado, las anémonas de mar son más similares a las plantas que a los vertebrados o los insectos en su regulación de la expresión génica por medio de ARN regulador corto, llamado microARN.

Nuestra apariencia, la forma que tenemos y cómo funciona nuestro cuerpo, se debe, además de las influencias ambientales, en gran medida el resultado de la acción de los genes. Sin embargo, los genes raramente actúan en solitario, ya que más bien actúan en concierto y regulan la actividad y la expresión de cada una en las redes reguladoras de genes .

Organismo simple con un contenido complejo de genes

En las últimas décadas, la secuenciación del genoma humano y el de muchos animales ha mostrado que los organismos anatómicamente simples, como las anémonas de mar, sorprendente representan un repertorio complejo de genes, como los de organismos más avanzados. Esto implica que la diferencia en la complejidad morfológica no puede explicarse fácilmente por la presencia o ausencia de genes individuales. Algunos investigadores mantienen la hipótesis de que la complejidad no depende de cómo se codifiquen los genes individuales, sino, de la forma en que los genes se conectan y se vinculan entre sí. En consecuencia, los investigadores esperan que la redes de genes sean menos complejas en organismos simples que en los humanos o en los animales superiores.

Una medición de la complejidad de la regulación de genes podría ser la distribución y densidad de las secuencias reguladoras en el genoma. Estos motivos, que en el ADN se denomina potenciadores y promotores, pueden vincular específicamente a los factores de transcripción, y con frecuencia regulan la expresión de genes en patrones espacio-temporales específicos.

Mientras que en cierto sentido los genes constituyen las palabras en el idioma de la genética, los potenciadores y los promotores son su gramática. Estos elementos reguladores se correlacionan con ciertas modificaciones bioquímicas epigenéticas de las histonas, proteínas entrelazadas con el ADN, que constituyen la cromatina. Con la ayuda de un enfoque molecular sofisticado, llamado inmunoprecipitación de la cromatina, la investigadora Michaela Schwaiger fue capaz de identificar los promotores y potenciadores a nivel de todo el genoma de la anémona de mar, y comparar los datos con los de organismos más complejos.

Regulación génica comparable a sistemas de modelos animales superiores

“Ya la anémona de mar muestra un paisaje complejo de elementos reguladores de genes similares a los de la mosca de la fruta u otros modelos animales. Creemos que este principio de la regulación compleja de genes ya estaba presente en el ancestro común de los humanos, las moscas y la anémona de mar, hace unos 600 millones años” , dice Michaela Schwaiger.

Yehu Moran, David Fredman y Daniela Praher, miembros del equipo de investigación, fueron capaces de demostrar que los microRNAs de la anémona de mar describen todas las características de los microRNAs de las plantas. Incluso, Moran descubrió un gen en la anémona de mar que es esencial para la biogénesis de microARN en las plantas, y que nunca se ha detectado en cualquier otro organismo animal. Por otra parte, cuando se comparan las secuencias de microARN, se puede detectar un microARN que es similar tanto al microARN de las plantas como al de los animales. En conjunto, estos hallazgos sugieren que los investigadores han encontrado el primer eslabón evolutivo entre microRNAs de plantas y de animales.

En resumen, aunque el genoma, el repertorio de genes y la regulación de genes de la anémona de mar a nivel del ADN es sorprendentemente similar al de los vertebrados, su regulación post- transcripcional es similar a la de las plantas, y probablemente se remonta al ancestro común de animales y plantas. Esta es la primera diferencia cualitativa encontrada entre Cnidaria y animales “superiores”.

Artículos científicos:

(1) Schwaiger, M., Schönauer, A., Rendeiro, A.F., Pribitzer,C., Schauer, A., Gilles, A.F., Schinko, J.B., Renfer, E., Fredman, D., and Technau, U.Evolutionary conservation of the eumetazoan gene regulatory landscape. Genome Research, doi: 10.1101/gr.162529.113

(2) Moran, Y., Fredman, D., Praher, D., Xi, L.M., Meng Wee, Z., Rentzsch, F., Zamore, P. Technau, U., and Seitz, H. (2014). Cnidarian microRNAs frequently regulate their targets by cleavage. Genome Research, doi: 10.1101/gr.162503.113

Fuente: Universität Wien