Dos especies de gusanos revelan cómo evoluciona la actividad génica tras 20 millones de años

Un innovador estudio de la Universidad de Washington revela que dos especies de gusanos transparentes han conservado patrones notablemente similares en la activación y desactivación de sus genes, a pesar de haberse separado de un ancestro común hace 20 millones de años. La investigación, publicada en Science, proporciona nuevas perspectivas sobre cómo evoluciona la expresión génica a nivel celular.

Los científicos compararon la actividad génica en Caenorhabditis elegans y Caenorhabditis briggsae, dos especies de gusanos redondos que viven en el suelo. Ambas especies son organismos modelo ideales para estudiar el desarrollo debido a su simplicidad, con aproximadamente 550 células cuando están completamente desarrolladas, su transparencia que permite observar el desarrollo celular en tiempo real, y su tamaño de apenas un milímetro de longitud.

Utilizando una técnica avanzada llamada secuenciación de ARN de célula única, los investigadores midieron los niveles de ARN mensajero en cada célula durante distintas etapas del desarrollo embrionario. Esta técnica permite rastrear la actividad génica desde cuando el embrión era una bola de 28 células mayormente indiferenciadas hasta que la mayoría de los tipos celulares alcanzaron su forma casi final, un proceso que toma aproximadamente 12 horas.

Los resultados mostraron una conservación extraordinaria en los patrones de actividad génica entre ambas especies. El Dr. Robert Waterston, profesor de ciencias genómicas y coautor principal del estudio, expresó su sorpresa por la consistencia observada a pesar de la distancia evolutiva. Los patrones de expresión genética se mantuvieron especialmente estables cuando los cambios podrían afectar múltiples tipos de células.

El estudio reveló que la actividad génica tiende a conservarse más cuando un gen se expresa ampliamente en muchos tipos de células del organismo, ya que modificar su expresión puede ser problemático. Sin embargo, cuando la actividad génica divergió entre las dos especies, los cambios fueron más propensos a ocurrir en tipos celulares especializados, mientras que las células involucradas en funciones básicas como el músculo o el intestino tendieron a conservarse.

Christopher Large, investigador postdoctoral de la Universidad de Pensilvania y autor principal del artículo, señaló que los genes relacionados con la función neuronal parecen divergir con mayor rapidez, posiblemente porque se requirieron cambios para adaptarse a nuevos entornos. Esta observación sugiere que las células especializadas en funciones sensoriales y de procesamiento de información evolucionan más rápidamente que aquellas dedicadas a funciones corporales básicas.

La importancia de estos gusanos como modelos de estudio se debe también a que comparten muchos de sus aproximadamente 20.000 genes con organismos más complejos, incluyendo los humanos. Todas las células de ambas especies han sido identificadas y mapeadas, y a pesar de 20 millones de años de evolución, ambos gusanos conservan estructuras corporales y tipos celulares prácticamente idénticos.

El Dr. Junhyong Kim, coautor principal del estudio y director del Penn Genome Frontiers Institute, destacó que esta es la primera vez que los científicos han podido comparar el desarrollo célula por célula en dos organismos diferentes. Aunque el hallazgo de conservación génica no fue sorprendente dada la similitud corporal de los gusanos, sí resultó notable que los cambios observados no afectaran el plan corporal general.

Esta investigación abre nuevas posibilidades para explorar preguntas fundamentales sobre la evolución y el desarrollo, proporcionando un marco metodológico que podría aplicarse a otros organismos para comprender mejor los mecanismos que impulsan los cambios evolutivos a nivel celular.

Fuente: Science