Los genes Pax y BOULE tienen un origen precámbrico … (?)

 

 El secuenciado de los genomas ha permitido el cartografiado de familias génicas a través de los fílums, y se supone que la presencia de un gen específico en diferentes grupos animales significa un antecesor común compartido. A lo largo de los años se ha hecho evidente que muchos genes significativos están ampliamente compartidos en el reino animal, y esta reseña trata de dos otros casos que se han publicado recientemente.

Los genes Pax están típicamente vinculados al desarrollo del ojo, aunque tienen una diversidad de otras funciones. El Pax-6 se considera como un gen de control maestro del que se sabe que activa el desarrollo de los ojos en los artrópodos, los moluscos, y los vertebrados. La nueva investigación extiende el análisis a una medusa.

«Aquí hemos aislado tres genes Pax (Pax-A, Pax-B, y Pax-E) de Cladonema radiatum, una hidromedusa con unos ojos complejos. El Pax-A del Cladonema se expresa intensamente en la retina, mientras que Pax-B y Pax-E se expresan mucho en el manubrio, el órgano de alimentación y reproducción.»

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Un modelo del origen evolutivo de todos los ojos animales (Fuente AQUÍ)

 

La relevancia se encuentra en el análisis filogenético. Los vertebrados pertenecen a los cordados, que son deuterostomados. Los artrópodos son ecdisozoos, mientras que los moluscos son lofotrocozoos: se considera que estos grupos tienen un antecesor común en los protostomados. Los deuterostomados y los protostomados presentan simetría bilateral, y por esto se concluía que el gen Pax se había originado, al menos, con animales bilaterales. La nueva investigación introduce medusas en escena, que son cnidarios con simetría radial. Esto empuja el linaje de los genes Pax antes de la supuesta separación Cnidaria-Bilateria —bien dentro del Precámbrico. Esta es la razón por la que los autores del artículo de investigación afirman que los ojos no evolucionaron de forma independiente en muchas ocasiones, sino que los datos apuntan a «el origen evolutivo monofilético de los ojos de todos los animales». Esto significa que el gen regulador que controla el desarrollo de sistemas de visión de gran complejidad evolucionó mucho antes que la necesidad de unos avanzados sistemas de visión. Así, los autores proponen esta interpretación claramente adarwinista de una evolución anterior a una adaptación:

«Así, proponemos que, durante la temprana evolución de los animales, se desplegaron de forma flexible distintas clases de genes Pax, que pudieron haber desempeñado funciones redundantes en aquel tiempo, para el desarrollo de los ojos en diferentes linajes animales.»

Se ha presentado un argumento similar para un gen llamado BOULE, vinculado con la producción de esperma en los humanos. Este gen se ha encontrado también en ratones, gallos, caracoles y erizos de mar, donde parece realizar una función parecida: se expresa en los testículos. Cuando el gen se elimina en los ratones, resulta en esterilidad debida a falta de esperma. Según el comunicado de prensa:

«Esta es la primera evidencia clara que sugiere nuestra capacidad de producir esperma es muy antigua, originándose probablemente en el albor de la evolución animal hace 600 millones de años», dice Eugene Xu, profesor auxiliar de obstetricia y ginecología en Feinberg. «Este descubrimiento sugiere que toda la producción de esperma animal procede probablemente de un prototipo común.» […] «Nuestros descubrimientos desvelan también que los humanos, a pesar de la complejidad que presentamos, en todas las rutas evolutivas yendo hasta las moscas, que son muy simples, siguen teniendo un elemento fundamental que se comparte», dice Xu. «Es realmente sorprendente porque la producción de esperma es atacada por la selección natural», prosigue. «Tiende a cambiar debido a fuertes presiones selectivas para la evolución de genes de espermas específicos. Hay una presión adicional para llegar a ser un supermacho para mejorar el éxito reproductivo. Este es el elemento específico del sexo que no ha cambiado a través de las especies. Ha de ser tan importante que no puede cambiar.»

La realidad es que estos ejemplos son representativos de muchos más casos. Estos descubrimientos no son insólitos —son típicos. En una reciente entrevista, el biólogo molecular John Mattick se refiere a una de las grandes sorpresas de los proyectos de genomas, una «sobre la que muy poca gente ha comentado, debido a las presuposiciones que sostienen».

«Se trata de que tanto el número como la gama de genes codificantes de proteínas ha permanecido mayormente igual desde la base de la radiación de los metazoos. El Caenorhabditis elegans, que es un gusano con sólo 1.000 células, tiene casi precisamente la misma cantidad de genes codificantes de proteínas que un ser humano —la última estimación es de alrededor de 20.000—, y la mayor parte de estos genes codifican funciones similares. De modo que el conjunto básico de componentes para el desarrollo animal quedó establecido hace varios centenares de millones de años. En realidad, tengo entendido que el genoma de la esponja también codifica la mayor parte, si no todas, de las familias de proteínas clave que están involucradas en la regulación del desarrollo. Ahora bien, C. elegans tiene sólo 1.000 células —unas pocas células musculares, unas pocas neuronas, y un intestino. Los humanos tenemos entre 30 y 100 billones de células, y la complejidad de la organización de nuestro plan corporal —incluyendo todos los músculos faciales que reflejan la gama de emociones humanas, los diferentes huesos y órganos, y el cerebro— es enorme.»

Las implicaciones de esto son múltiples. Por cuanto el ADN codificante de proteínas no ha cambiado mucho, deberíamos considerar, al menos, si el ADN no codificante es la clave para comprender la complejidad humana —aquella parte del genoma comúnmente designado como «ADN basura». Mattick lo formula del siguiente modo:

«Por cuanto el repertorio de codificación de proteínas (a pesar de algunas innovaciones clado-específicas) ha permanecido relativamente estático, las diferencias en la complejidad del desarrollo han de deberse a una expansión de la arquitectura reguladora acompañante, que es de suponer se encuentra fuera de las secuencias codificantes de proteínas. Ahora bien, lo interesante es que este problema, me parece, ha sido escondido debajo de la alfombra intelectual debido a la presuposición relativamente facilona y ampliamente aceptada, y que no ha sido confrontada, ni justificada, de que los factores combinatorios de transcripción proporcionan una cantidad explosiva de posibilidades de regulación —con suficiente capacidad en el sistema para programar cualquier cosa, desde un gusano a un ser humano. Pero desde luego se necesita tener un marco regulador más complejo para conseguir un organismo más complejo, y lo pasmoso es que lo único que va aumentando con la complejidad —porque el número de genes no lo hace— es la magnitud del genoma no codificante de proteínas.»

Así, tenemos unos sistemas inmensamente complejos de codificación de proteínas que son relativamente estáticos a través de los fílums, y unas secuencias de ADN no codificante que son tan complejas que la mayoría de los biólogos siguen sin poder reconocer que son portadoras de información biológica. El problema fundamental aquí es la mentalidad darwinista que impregna a la biología evolutiva: los datos se están forzando dentro de un modelo conceptual inapropiado. Naturalmente, los biólogos son libres de formular hipótesis para explicar las observaciones, pero cuando encontramos «funciones redundantes» para genes y cuando se habla de preadaptación, ¡entonces realmente tenemos que preguntarnos qué es lo que está pasando! ¿Es éste un buen ejemplo de la «ciencia normal» y de «salvar el paradigma»? Como contraste, los biólogos que proponen el diseño inteligente de la vida encuentran que estos estudios de genómica se ajustan bien dentro de una matriz de diseño, y que las inferencias del designio estimulan nuevas líneas de investigación.

Genes Pax desplegados de manera flexible en el desarrollo del ojo en la temprana evolución de los animales, demostrada mediante estudios de una hidromedusa [Flexibly deployed Pax genes in eye development at the early evolution of animals demonstrated by studies on a hydrozoan jellyfish]

Hiroshi Suga, Patrick Tschopp, Daria F. Graziussi, Michael Stierwald, Volker Schmid, y Walter J. Gehring. Proceedings of the National Academy of Sciences USA, Publicado en línea antes de su impresión el 26 de julio de 2010, doi: 10.1073/pnas.1008389107

Resumen: Hay factores de transcripción Pax involucrados en una diversidad de procesos de desarrollo en bilaterales, incluyendo el desarrollo del ojo, una función típicamente asignada a Pax-6. Aunque no se ha encontrado ningún gen verdadero Pax-6 en animales no bilaterales, algunas medusas tienen ojos con estructuras complejas. En la cubomedusa se había propuesto el Pax-B, un ortólogo del vertebrado Pax-2/5/8, como un regulador del desarrollo del ojo. Aquí hemos aislado tres genes Pax (Pax-A, Pax-B, y Pax-E) del Cladonema radiatum, una hidromedusa con unos ojos complejos. El Pax-A del Cladonema se expresa intensamente en la retina, mientras que Pax-B y Pax-E están muy expresados en el manubrio, el órgano de alimentación y reproductivo. [. . .] El análisis filogenético indica que Pax-6, Pax-B, y Pax-A pertenecen a diferentes subfamilias de Pax, que divergieron como muy tarde antes de la separación Cnidaria-Bilateria. Razonamos que nuestros datos, que demuestran la implicación de genes Pax en el desarrollo de los ojos de los hidrozoos como en los bilaterales, respaldan el origen evolutivo monofilético de todos los ojos animales. Luego proponemos que durante la primitiva evolución de los animales se desplegaron distintas clases de genes Pax, que pueden haber desempeñado funciones redundantes en aquel tiempo, para el desarrollo de los ojos en diferentes linajes de animales.

 

Extendida presencia de homólogos del BOULE humano entre animales y conservación de su antigua función reproductiva [Widespread Presence of Human BOULE Homologs among Animals and Conservation of Their Ancient Reproductive Function]

Chirag Shah, Michael J. W. VanGompel, Villian Naeem, Yanmei Chen, Terrance Lee, Nicholas Angeloni, Yin Wang, Eugene Yujun Xu. PLoS Genetics, julio 2010, 6(7): e1001022. doi:10.1371/journal.pgen.1001022

Resumen: Los rasgos sexo-específicos que llevan a la producción de gametos dimórficos, espermatozoides en machos y óvulos en hembras, son fundamentales para la reproducción sexual, y por ello están extendidos entre los animales. Pero los genes condicionados por el sexo que subyacen a estos rasgos sexo-específicos se encuentran bajo una fuerte presión selectiva, y como resultado de una evolución adaptativa a menudo devienen divergentes. Lo cierto es que de cientos de genes de fertilidad de macho o de hembra identificados en diversos organismos, sólo una cantidad muy pequeña de los mismos están implicados de forma específica en la reproducción en más de un linaje. Pocos genes han exhibido un requisito condicionado por el sexo y específico de la reproducción más allá de un fílum determinado, lo que suscita la cuestión de si se pudieron conservar ningunos factores sexo-específicos de la gametogénesis y acerca de si la gametogénesis pudiera haber evolucionado en múltiples ocasiones. Aquí describimos un origen metazoano de una proteína reproductiva humana conservada, BOULE, y su prevalencia a partir de metazoos basales primitivos hasta cordados. Descubrimos la presencia de homólogos de BOULE en los genomas de especies representativas de cada una de las principales líneas de metazoos y que exhiben expresión específica de la reproducción en todas las especies examinadas, con una preponderancia de expresión condicionada por el macho. […] Esta investigación demuestra la conservación de una proteína reproductiva a través de los eumetazoos, su expresión predominante condicionada a los testículos en diversas especies bilaterales, y la conservación de un requisito gametogénico macho en ratones. Esto demuestra un antiguo requisito de gametogénesis para Boule entre los Bilateria y presta apoyo a un modelo de un origen común de la esparmatogénesis.

 

ARNs no codificantes y la evolución de los eucariontes — un punto de vista personal [Non-coding RNAs and eukaryotic evolution – a personal view]

John Mattick. BMC Biology, 2010; 8: 67 | doi: 10.1186/1741-7007-8-67.

En esta entrevista, [John Mattick] explica por qué él cree que el ARN no codificante es fundamental para la evolución de los eucariontes.

 


Fuente: Access Research NetworkPax genes and BOULE have a Precambrian origin 4/08/2010
Redacción: David Tyler © 2010 Creation Safaris – www.arn.org
Traducción y adaptación: Santiago Escuain — © SEDIN 2010 – www.sedin.org


Publicado por Santiago Escuain para SEDIN – NOTAS y RESEÑAS el 8/14/2010 10:48:00 PM

Published in: on +00002010-08-15T13:08:36+00:0031000000bSun, 15 Aug 2010 13:08:36 +0000UTC 23, 2008 at 11:59 pm08  Dejar un comentario  

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