Los genes Hox alumbran otra pieza de la biología evolutiva

AHMET KARRABULUT, GIBSON LAB

   MADRID, 28 Sep. (EUROPA PRESS) -

   Los genes Hox, reguladores clave de los cuerpos de animales simétricos bilateralmente, también determinan el plan corporal radialmente simétrico de la anémona marina 'Nematostella vectensis'.

   Estos hallazgos, publicados en 'Science' por investigadores del Instituto Stowers de Investigación Médica, brindan a los investigadores una mejor comprensión de la función ancestral de estos genes, y una comprensión de un paso importante en la biología evolutiva. "La anémona de mar nos ofrece una ventana al posible pasado antiguo de la función del gen Hox", dice el director del estudio, el investigador de Stowers Matthew Gibson.

   Los roles de los genes Hox en animales bilaterales se han establecido bien. Estos son animales que tienen un eje de cabeza a cola, con lados izquierdos y derechos en gran parte simétricos e incluyen todo, desde humanos hasta perros, peces y arañas. Los genes Hox controlan la identidad de los diferentes segmentos de estos animales a medida que se desarrollan, poniendo en marcha los programas genéticos que forman diversas estructuras corporales, como extremidades y órganos. La identidad del segmento depende de qué genes Hox se expresan, o el código Hox, en esa región del organismo en desarrollo.

   Aunque los genes Hox se han identificado en el grupo de animales conocidos como Cnidaria, que incluyen animales simétricos radialmente como anémonas de mar, medusas y corales, sus papeles particulares en la regulación del plan corporal de los cnidarios se desconocían previamente.

   "Nunca hemos tenido evidencia funcional de dónde se originó el código Hox y cómo puede haber controlado el desarrollo antes de la aparición de los bilaterales --plantea Gibson en un comunicado--. Al estudiar la función de los genes Hox en una anémona de mar, podemos comenzar a comprender el posible papel de estos genes en nuestro ancestro común antiguo, hace unos 600 millones de años".

   Para abordar este problema, los científicos alteraron la función de los genes Anthox1a, Anthrox8, Anthrox6a y Gbx en el patrón corporal de la anémona de mar 'Nematostella vectensis'. Hicieron esto de dos maneras: interrumpieron la función de los genes Hox mediante el tratamiento con ARN de horquilla corta, y también usaron CRISPR-Cas9, un sistema de edición de genes, para eliminar estos genes Hox del genoma.

DEFECTOS EN LA SEGMENTACIÓN CORPORAL O EL PATRÓN DE LOS TENTÁCULOS

   Los investigadores descubrieron que la pérdida o alteración de la función del gen Hox conducía a defectos notables tanto en la segmentación del cuerpo como en el patrón de los tentáculos. Las anémonas de mar mutantes desarrollaron solo dos o tres tentáculos en lugar de los cuatro habituales. Algunos tentáculos estaban agrandados y parcialmente fusionados, y otros fueron bifurcados.

   "Es completamente posible que el papel ancestral de los genes Hox sea tanto para impulsar la formación del segmento como para conferir identidad del segmento --afirma Gibson--. En bilaterios existentes, estas funciones pueden haberse separado de tal manera que los genes Hox solo controlan la identidad del segmento".

   "Estos hallazgos descubren la existencia de un código Hox en un cnidario en desarrollo, proporcionando a los biólogos evolutivos nuevos conocimientos sobre el proceso de evolución del código Hox --afirma el primer autor del artículo, Shuonan He, investigador predoctoral de la Escuela de Graduados del Instituto Stowers de Investigación Médica--. Estos genes ya existían antes de la división de bilaterios y cnidarios de su ancestro común. Ahora, podemos ver más ramas de cnidarios para evaluar si estos genes se emplean de manera similar".

   Gibson señala que estos hallazgos también proporcionan evidencia adicional de que la evolución no necesariamente hace que el código genético sea más complejo. "Existe una noción popular de que el proceso de evolución aumenta la sofisticación y la complejidad inexorablemente hacia arriba, pero ahora sabemos que en muchos casos eso no es lo que sucede en absoluto --subraya--. Nuestros antepasados ancestrales animales tenían una biología compleja regulada por los mismos tipos de genes que están presentes en los humanos hoy en día. Simplemente se emplearon de una manera diferente".