Expresión génica en tejidos embrionarios y adultos representada como un mapa de calor. En cada caso, los genes en el paréntesis verde correspondiente al erizo de mar púrpura solo se recuperaron en equinodermos, y los genes en el paréntesis verde correspondiente al logotipo azul de InterPro fueron los únicos que registraron dominios InterPro. El panel A muestra los valores de TPM sin procesar para cada punto de tiempo de desarrollo clave, que van de 0 a 72 h después de la fertilización. El panel B muestra la expresión logarítmica de esos valores de TPM. La expresión de nuestros genes de interés se mantiene a lo largo del desarrollo, alcanzando su punto máximo entre las 18 y las 24 h. El panel C muestra los valores de TPM en seis tejidos adultos diferentes. El panel D muestra el registro de esos valores. La expresión también se mantiene en tejidos adultos, particularmente en el celomocito y los testículos. Crédito:Genómica (2022). DOI:10.1016/j.ygeno.2022.110431
Cuando las criaturas evolucionan, sus planos genéticos cambian. Pero dentro del material genético, todavía acechan fragmentos de los ancestros más antiguos de una especie.
En una publicación reciente de la revista Genomics , la investigadora de la Universidad Carnegie Mellon, Saoirse Foley, y sus colegas encontraron 14 genes que podrían brindar información sobre los orígenes de la vida marina.
"Encontramos un conjunto de genes cuyas funciones se desconocen y no tienen ningún dominio de proteína conocido", dijo Foley. "Están distribuidos en un conjunto de organismos marinos y son muy antiguos. Esto fue realmente sorprendente".
Foley, el primer autor del artículo, es bioinformático sénior en Echinobase, un recurso basado en la web que brinda acceso a datos genómicos, de expresión y funcionales de investigaciones relacionadas con estrellas de mar, pepinos de mar, erizos de mar y otros tipos de equinodermos.
"Desde el punto de vista evolutivo, los equinodermos son antiguos y son una buena representación de los primeros animales emergentes. Proporcionan una visión sencilla de cómo puede emerger un grupo de animales", dijo Foley.
Foley es parte del laboratorio de Veronica Hinman, que estudia los equinodermos. Las estrellas de mar y los humanos, junto con otros vertebrados, comparten una serie de similitudes en su desarrollo temprano, organización del genoma y contenido genético.
"Saoirse había comenzado el proyecto pensando que podría detectar genes específicos de equinodermos que podrían ayudarnos a comprender los atributos de estos animales, por lo que fue muy sorprendente encontrar genes tan antiguos y conservados y luego ver que no tenían funciones conocidas. ", dijo Hinman, profesor distinguido Dr. Frederick A. Schwertz de Ciencias de la Vida y director del Departamento de Ciencias Biológicas de Carnegie Mellon. "Se abrirá un nuevo proyecto emocionante para tratar de entender sus roles".
Los investigadores utilizaron enfoques filogenómicos para buscar genes ortólogos (genes de diferentes especies que se derivan de un gen ancestral común) que no tenían una función conocida entre los equinodermos. Luego, los investigadores utilizaron ese conjunto de datos para identificar genes que comparten una relación ancestral con otros animales marinos, como esponjas, anémonas y chorros de mar. Los animales no marinos, como los humanos, las moscas o los ratones, no tenían ninguno de los genes.
"Lo que encontramos fue que no hay genes de equinodermos específicos de linaje", dijo Foley. "La gran cantidad de genes tienen una relación con otros animales fuera del filo de los equinodermos".
Se descubrió que tres especies de equinodermos tenían los 14 genes:un lirio de mar (Anneissia japonica), la estrella de mar corona de espinas (Acanthaster planci) y los erizos morados (Strongylocentrotus purpuratus).
Un equipo de Barcelona formado por Anna Vlasova, Marina Marcet-Houben y Toni Gabaldón del Centro de Supercomputación de Barcelona y del Instituto de Investigación Biomédica del Instituto de Ciencia y Tecnología de Barcelona creó un árbol genealógico utilizando todos los genes de los erizos morados para mostrar cómo se relaciona con genes en otras especies.
“Al reconstruir la historia evolutiva de cada gen en estos genomas, no solo se pueden encontrar patrones evolutivos globales, sino también identificar excepciones notables, como hicimos aquí”, dijo Gabaldón. "Los genes identificados son antiguos y se conservan entre los animales marinos y serán clave para comprender cómo emergen nuevos linajes sin necesidad de adquirir nuevas herramientas genéticas".
Foley dijo que si bien las funciones de estos genes no se conocen actualmente, podrían ser bastante importantes ya que todos provienen de un ancestro común. El siguiente paso sería estudiar algunos de los 14 genes en un laboratorio para intentar descubrir sus funciones. Foley dijo que eso podría implicar centrarse en los erizos morados u otras especies con algunos de los genes, como la estrella murciélago comúnmente estudiada (Patiria miniata).
"El hecho de que los genes sean tan antiguos y se encuentren solo en organismos marinos sugiere que al menos están realizando una función marina específica", dijo. "Si no lo fueran, tienen la edad suficiente para haberse deshecho de ellos en este momento". Las estrellas de mar revelan la historia evolutiva de la hormona de la pubertad
