Los secretos evolutivos del sistema nervioso
El sistema nervioso es una de las estructuras más esenciales y complejas de los organismos vivos, ya que se encarga de transmitir señales entre las distintas partes del cuerpo. Controla funciones básicas como el movimiento, la sensibilidad y la cognición, por lo que es fundamental para la supervivencia. A pesar de su importancia, el origen evolutivo del sistema nervioso sigue siendo uno de los grandes misterios de la biología. Comprender cómo se desarrolló este complejo sistema en distintas especies puede aportar información básica sobre el funcionamiento del encéfalo humano y sobre la evolución de la vida en la Tierra.
Estudio interespecífico de las redes de regulación genética
El proyecto RipGEESE, dirigido por Carlos Rivera y respaldado por las acciones Marie Skłodowska-Curie, se concibió para dilucidar la evolución del sistema nervioso. Mientras que en los estudios evolutivos convencionales se suele examinar las relaciones mediante la comparación de secuencias genéticas, en RipGEESE se estudió la evolución temporal de las redes de regulación genética. «Mediante el estudio de las redes genéticas, queríamos esclarecer cómo el sistema nervioso evolucionó en su complejidad en distintas especies animales», explica Rivera. Los experimentos se centraron en tres clases de células neuronales de vertebrados bien estudiadas, a saber: neuronas serotoninérgicas, neuronas adrenérgicas y gliocitos. Esas células se seleccionaron por sus distintas funciones en la regulación de la neurotransmisión y el apoyo a la función neuronal.
Genes específicos del sistema nervioso a lo largo de la evolución
Los datos de secuenciación de ARN de célula única de ocho especies animales permitieron identificar treinta y nueve familias de genes que se expresan en el sistema nervioso de todos los animales. Curiosamente, el equipo descubrió que muchas familias de genes esenciales para el sistema nervioso estaban presentes en los coanoflagelados, antepasados unicelulares de los animales. Este hallazgo sugiere que la mayor parte de la maquinaria genética básica del sistema nervioso existía mucho antes de que los animales desarrollaran sistemas nerviosos complejos. Además, el hecho de que una única familia de genes esté relacionada directamente con la existencia sistemas nerviosos es un hallazgo clave, el cual podría tener repercusiones de gran calado para la comprensión de la biología evolutiva y del desarrollo de enfermedades neurológicas.
Simulación de la evolución
Dado que aún se desconocía cómo evolucionaron secuencias de genes con una función compartida, en RipGEESE se creó un modelo predictivo para simular la evolución de genes que interactúan entre sí. Esta herramienta proporciona una forma innovadora de modelizar la evolución de redes genéticas a través del análisis del cambio temporal de las secuencias de los genes implicados. El simulador CastNet permitió al equipo modelizar cómo las presiones selectivas sobre los organismos, en concreto sobre sus fenotipos, podían dar lugar a patrones coevolutivos en las secuencias de genes y las interacciones reguladoras. «Esta herramienta abre nuevas posibilidades para examinar la evolución de redes genéticas, lo cual podría ofrecer una mejor comprensión sobre cómo influyen las interacciones reguladoras en el desarrollo de sistemas biológicos complejos como el sistema nervioso», recalca Rivera. En el futuro, el equipo de RipGEESE se propone investigar la evolución de las redes de regulación génica en más especies. Su plan consiste en seguir mejorando los modelos predictivos y llevar la investigación a otros tipos de interacciones reguladoras. En general, RipGEESE contribuyó sobremanera a mejorar nuestra comprensión de la evolución del sistema nervioso a través del estudio de la función de las redes de regulación génica. También sentó las bases de una nueva era en la biología evolutiva, en la que la regulación génica ocupa un lugar destacado a la hora de explicar la diversidad y complejidad de la vida.
Palabras clave
RipGEESE, sistema nervioso, evolución, gen, red de regulación
