28 julio, 2010

El desarrollo de los ojos tienen un origen común en los animales

Sin dudas, los ojos, son una de las más grandes maravillas de la evolución, pero aún hay mucha controversia acerca del origen de los mismos. Los ojos son órganos extremadamente complejos, con características sumamente sofisticadas, y varían mucho en su funcionamiento entre una especie y otra, lo cual, abre la posibilidad a que el origen  de éste órgano no haya seguido una sola línea evolutiva, sino varias paralelas.

En los metazoos, existe una familia de genes, Pax, que codifican para una serie de factores de transcripción involucrados en una gran variedad de procesos del desarrollo celular. Estos genes divergieron antes que los cnidarios y bilaterios se separaran y evolucionaran independientemente. Pax-6, uno de los miembros de esta familia, controla el desarrollo de los ojos en muchos bilaterios, y mutaciones en este gen causan graves defectos morfológicos y funcionales.

imageUna medusa de la especie Cladonema radiatum. Los puntitos rojos (indicados por la flecha blanca) son los ojos. b: bulbos del tentáculo. m: manubrio. u: campana.

Los cnidarios son los animales más primitivos con ojos multicelulares; sin embargo, el gen Pax-6 no ha sido identificado. Entonces, ¿que gen es el responsable del desarrollo de los ojos en estos animales? Antes de todo, debemos tener conciencia de la importancia de encontrar un organismo con un mecanismo diferente de desarrollo de los ojos, porque nos ayudará a entender como se originaron y como han ido evolucionando a lo largo del tiempo.

Por ejemplo, en las medusas de la clase Cubozoa, es el gen Pax-B – un ortólogo del Pax-2/5/8 de los vertebrados – el responsable del desarrollo de los ojos. Se cree que Pax-6 divergió de Pax-B y fue reclutado por los miembros del grupo Bilateria. En la medusa Cladonema radiatum (Hidrozoa) se aislaron tres genes de la familia Pax: Pax-A, Pax-B y Pax-E. Estos genes fueron hallados mediante una PCR usando primers degenerados específicos para los dominios conservados de Pax. A diferencia de los cubozoos, en C. radiata, el gen  Pax-B no tiene nada que ver con el desarrollo de los ojos, al igual que Pax-E. Los investigadores, liderados por el Dr. Hiroshi Suga de la Universidad de Basel, encontraron que el gen Pax-B se expresaba principalmente en el manubrio – el órgano digestivo-reproductivo de C. radiata – pero no lo hace en el bulbo de los tentáculos, que es donde están ubicados los ojos. Sin embargo, el gen Pax-A si se expresa en los tentáculos.

Y, ¿por qué se cree que Pax-6 se originó a partir de Pax-B? Lo que los científicos encontraron fue que al insertar el gen Pax-B del cubozoo en la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster) este inducía el desarrollo de los ojos ectópicamente (fuera de su lugar normal). De la misma forma actuaba el gen Pax-A de C. radiata (crPax-A)

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Estudios filogenéticos de los genes Pax-A, Pax-B y Pax-6, muestran que pertenecen a diferentes sub-familias, que divergieron antes de la separación entre los cnidarias y bilaterias. Además, gracias a que Pax-A y Pax-B (genes de los cnidarias) también pueden inducir el desarrollo de ojos en animales bilaterias como la mosca de la fruta, sugieren que estos tres genes tienen un origen evolutivo monofilético (un sólo ancestro común). Se cree que el origen de los otros genes Pax fue como producto de duplicaciones genéticas, que en las fases tempranas de la evolución de los animales, tenían funciones redundantes y a través del tiempo fueron especializándose, alguno de ellos llegando a controlar el desarrollo de los ojos.

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Referencia:

ResearchBlogging.orgSuga, H., Tschopp, P., Graziussi, D., Stierwald, M., Schmid, V., & Gehring, W. (2010). Flexibly deployed Pax genes in eye development at the early evolution of animals demonstrated by studies on a hydrozoan jellyfish Proceedings of the National Academy of Sciences DOI: 10.1073/pnas.1008389107

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