Lo que las esponjas marinas pueden decirnos sobre la evolución del cerebro

El cerebro es un órgano fundamental del sistema nervioso. Sin embargo, aún se desconocen muchos aspectos sobre su origen evolutivo. Solo algunas especies primitivas de animales, como las esponjas acuáticas, carecen de órganos semejantes. Paradójicamente, estas mismas especies podrían tener la clave para desvelar cómo se originó dicho órgano.

Unos científicos han investigado la posible relación evolutiva entre las células y genes de las esponjas y los cerebros de otros animales. Sus conclusiones son reveladoras.

El estudio es obra de un consorcio internacional de investigadores liderado por el grupo del Dr. Detlev Arendt, del Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EMBL) en Alemania), y en el que, por parte española, participa un grupo liderado por el Dr. Jaime Huerta Cepas, del laboratorio de Genómica Comparada del Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (CBGP). Este centro depende de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) y del Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA), un instituto adscrito al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).

"Sabemos que los genes sinápticos están implicados en la función neuronal en animales superiores. Encontrarlos en especies primitivas como las esponjas nos lleva a preguntarnos: si estos animales no tienen  cerebro, ¿cuál es la función de estos genes?”, se pregunta Detlev Arendt, científico responsable del trabajo. "Por muy sencillo que parezca, responder a esta pregunta estaba más allá de nuestras capacidades tecnológicas".

Los resultados de este estudio sugieren que las células que regulan la alimentación y controlan el entorno microbiano de las esponjas podrían ser las precursoras evolutivas de los primeros cerebros animales.

"Demostramos que ciertas células de las cámaras digestivas de las esponjas activan genes sinápticos. Así, incluso en un animal primitivo que carece de sinapsis, dichos genes están activos en partes de su cuerpo", indica Jacob Musser, investigador del EMBL y autor principal del estudio.

Célula neuroide de la esponja (azul) anidada entre el aparato de alimentación y los flagelos de las células que recubren la cámara digestiva circular de la esponja. La imagen fue tomada mediante microscopía electrónica. (Imagen: © Jacob Musser, Giulia Mizzon, Constantin Pape, Nicole Schieber, Creative Team / EMBL)

Identificar qué genes sinápticos modernos comparten un pasado común con las esponjas no es una tarea sencilla. Los investigadores Ana Hernández Plaza, Carlos P. Cantalapiedra y Jaime Huerta Cepas, del laboratorio de Genómica Comparada del CBGP, han desarrollado métodos bioinformáticos  para averiguar qué genes de las esponjas podrían ser considerados versiones primitivas de los genes sinápticos en otros animales.

“Establecer correspondencias entre los genes de especies muy divergentes es complicado. Nuestro equipo ha utilizado métodos computacionales para esclarecer las relaciones evolutivas entre cada uno de los genes de las esponjas y los de otros animales. Estos análisis nos han permitido revelar el posible origen de genes considerados imprescindibles para la transmisión nerviosa”, comenta Jaime Huerta Cepas, responsable de los análisis filogenómicos y del grupo de investigación del CBGP que participa en este estudio.

Los resultados derivados de este trabajo aportan nuevos datos e interpretaciones sobre el origen de las neuronas y del sistema nervioso, uno de los temas más controvertidos en el campo de la biología evolutiva del desarrollo.

El estudio se titula “Profiling cellular diversity in sponges informs animal cell type and nervous system evolution”. Y se ha publicado en la revista académica Science. (Fuente: UPM)