La huella genética de la anémona de mar Nematostella vectensis muestra que los miembros de este filo animal evolutivamente muy antiguo utilizan las mismas cascadas de genes para la diferenciación de tipos de células neuronales que organismos más complejos. Estos genes también son responsables del equilibrio de todas las células del organismo a lo largo de la vida de la anémona. Los resultados fueron publicados por un equipo de biólogos del desarrollo dirigido por Ulrich Technau de la Universidad de Viena en Cell Reports .

Casi todos los organismos animales están formados por millones, si no miles de millones, de células que se agrupan de formas complejas para formar tejidos y órganos específicos, que constan de múltiples tipos de células diferentes, como una variedad de neuronas o células glandulares. No se comprende bien cómo surge este importante equilibrio de diversos tipos de células, cómo se regula y si los diferentes tipos de células de diferentes organismos animales tienen un origen común.

La huella dactilar de una sola célula conduce a ancestros comunes

El grupo de investigación, dirigido por el biólogo del desarrollo evolutivo Ulrich Technau, quien también es director de la plataforma de investigación Regulación de células madre de células únicas (SinCeReSt) en la Universidad de Viena, ha descifrado la diversidad y evolución de todos los tipos de células nerviosas y glandulares y su Orígenes del desarrollo en la anémona de mar Nematostella vectensis. Para lograrlo, utilizaron transcriptómica unicelular, un método que ha revolucionado la biomedicina y la biología evolutiva durante la última década.

"Con esto, los organismos completos pueden resolverse en células individuales, y la totalidad de todos los genes expresados ​​actualmente en cada célula individual pueden decodificarse. Los diferentes tipos de células difieren fundamentalmente en los genes que expresan. Por lo tanto, la transcriptómica de células individuales puede usarse para determinar la huella digital molecular de cada célula individual", explica Julia Steger, primera autora de la publicación actual.

En el estudio, se agruparon las células con una huella dactilar superpuesta. Esto permitió a los científicos distinguir tipos de células definidos o células en etapas de transición de desarrollo, cada una con combinaciones de expresión únicas. También permitió a los investigadores identificar las poblaciones de células madre y progenitoras comunes de los diferentes tejidos. Para su sorpresa, descubrieron que, contrariamente a las suposiciones anteriores, las neuronas, las células glandulares y otras células sensoriales se originan a partir de una población progenitora común, lo que podría verificarse mediante el etiquetado genético en animales vivos. Dado que algunas células glandulares con funciones neuronales también se conocen en los vertebrados, esto podría indicar una relación evolutiva muy antigua entre las células glandulares y las neuronas.

Gen antiguo en uso constante

Un gen juega un papel especial en el desarrollo de estas células ancestrales comunes. SoxC se expresa en todas las células precursoras de neuronas, células glandulares y cnidocitos y es esencial para la formación de todos estos tipos de células, como los autores pudieron demostrar adicionalmente en experimentos de inactivación.

"Curiosamente, este gen no es extraño:también juega un papel importante en la formación del sistema nervioso en humanos y muchos otros animales, lo que, junto con otros datos, muestra que estos mecanismos reguladores clave de la diferenciación de las células nerviosas parecen estar conservados. en todo el reino animal", dice Technau.

Al comparar diferentes etapas de la vida, los autores también encontraron que en las anémonas de mar, los procesos genéticos del desarrollo de las neuronas se mantienen desde el embrión hasta el organismo adulto, lo que contribuye al equilibrio de las neuronas a lo largo de la vida de Nematostella vectensis. Esto es notable porque, a diferencia de los humanos, las anémonas de mar pueden reemplazar las neuronas perdidas o dañadas a lo largo de sus vidas. Para futuras investigaciones, esto plantea la pregunta de cómo la anémona de mar logra mantener estos mecanismos, que en organismos más complejos solo ocurren en la etapa embrionaria, en el organismo adulto de manera controlada. + Explora más

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