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El genoma de la esponja revela el origen de los primeros animales

viernes, 6 de agosto de 2010

El genoma de la esponja revela el origen de los primeros animalesInvestigadores de la Universidad de California, en Berkeley (Estados Unidos), y del Departamento de Energía del Instituto Conjunto del Genoma (JGI) han secuenciado el genoma de la esponja de mar 'Amphimedon queenslandica' y han descubierto que muestra varias aportaciones para explicar los orígenes de los primeros animales y del cáncer.

De este modo, y según los resultados de este estudio que publica la revista 'Nature', la esponja, que no fue reconocida como un animal hasta el siglo XIX, acaba de convertirse en el más elemental y antiguo grupo de animales del que se ha logrado obtener un genoma secuenciado.

Todos los animales vivos descienden de un ancestro común de las esponjas y los seres humanos, que vivió hace más de 600 millones de años. Una criatura esponjosa, que pudo haber sido el primer organismo con más de un tipo de célula y la capacidad de desarrollarse a partir de un óvulo fecundado producido por la fusión del espermatozoide y el óvulo, esto es, un animal.

"Nuestra hipótesis es que la multicelularidad y el cáncer son las dos caras de una misma moneda", dijo Daniel Rokhsar, jefe del programa de genómica computacional en el JGI y profesor de biología molecular y celular y de física en Berkeley. "Si eres una célula en un organismo multicelular, tienes que cooperar con otras células en el cuerpo, asegurándote de que se dividen cuando se supone que formas parte del equipo. Los genes que regulan esta cooperación son también todos aquellos cuyos trastornos hacen que las células se comporten de manera egoísta y crecen de una manera descontrolada en detrimento del organismo".

Como parte del nuevo análisis, el equipo buscó en el genoma de esponja más de 100 genes que han sido implicados en los cánceres humanos y encontró cerca del 90 por ciento de ellos. Futuras investigaciones mostrarán qué funciones desempeñan estos genes en células de la esponja dotadas con 'espíritu de equipo'.

Las esponjas son a menudo descritas como el más simple de los "animales vivos", mientras que los humanos se consideran relativamente "complejos", pero ¿cómo esta complejidad diferencial está codificada en el genoma sigue siendo una cuestión importante en la biología? El nuevo estudio demuestra que, mientras que el genoma de la esponja contiene la mayor parte de las familias de genes encontrados en humanos, el número de genes en cada familia ha cambiado significativamente en los últimos 600 millones de años.

Mediante el análisis de familias de genes que fueron enriquecidas o empobrecidas en los diferentes grupos de animales, los autores identificaron grupos de funciones de los genes que están asociados con la complejidad morfológica.

"El genoma plantea problemas de lo que significa ser un animal", dijo el primer autor Mansi Srivastava , un ex estudiante de posgrado de la UC Berkeley. "Aunque pensamos en una esponja como una simple criatura cuyo esqueleto usamos en la bañera, tiene una gran parte de la bioquímica y las principales vías de desarrollo que asociamos con las funciones complejas en los seres humanos y otros animales más complejos ", dijo.

"Pero hay ciertos componentes que faltan. Futuros estudios revelarán cómo operan las esponjas sin esos componentes, y cómo la adición de estos componentes ha permitido la evolución de los animales más complejos", señaló.

Algunos de los componentes que faltan están involucrados en el ciclo celular. Entre ellas se encuentra la familia enzima conocida como proteína kinasa dependiente de ciclina 4/6 (CDK 4/6), que en los mamíferos es crucial para la transición entre las fases del ciclo celular. A pesar de que CDK 4/6 no se ha encontrado en el genoma de la esponja, está presente en el genoma de la anémona de mar, y se plantea la cuestión de si la aparición de CDK 4/6 en el ancestro de los "verdaderos" animales, cambió el ciclo celular de los animales en un manera fundamental. Los inhibidores de CDK 4/6 detienen el ciclo celular y se utilizan para tratar el cáncer de mama.

Los autores identifican también en la esponja muchos de los mismos genes que caracterizan a todos los demás animales: los genes implicados no sólo en la división celular y el crecimiento, sino también en la muerte celular programada, la adhesión de las células de otros tejidos y entre sí, las vías de señalización durante el desarrollo, el reconocimiento de uno mismo y no por cuenta propia; y genes que conducen a la formación de diferentes tipos celulares.

Lo que les falta a las esponjas, sin embargo, son un intestino, músculos y neuronas. "Este antepasado increíblemente viejo poseía el mismo edificio de bloques de memoria de forma y función multicelular que aún se encuentra en el corazón de todos los animales vivos, incluidos los seres humanos", dijo el coautor Bernie Degnan, un profesor de biología en la Universidad de Queensland, Australia, que recogió la esponja cuyo genoma fue secuenciado de la Gran Barrera de Coral.

EUROPA PRESS

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