Descubren nuevas herramientas genéticas que podrían llevarnos al origen de los animales

Un equipo internacional de científicos con investigadores españoles sienta las bases para comprender los orígenes evolutivos de los animales a través de la asombrosa diversidad microbiana de nuestros océanos.

martes, 7 de abril de 2020,
Por Cristina Crespo Garay, National Geographic
Los radiolarios son un grupo de protistas ameboides que producen intrincados esqueletos minerales y se encuentran como zooplancton en el océano.

Los radiolarios son un grupo de protistas ameboides que producen intrincados esqueletos minerales y se encuentran como zooplancton en el océano.

Fotografía de Frank Fox, Wikimedia Commons

El 70 por ciento de nuestro planeta está cubierto del elemento que constituye el pulmón que da vida a nuestra peculiar roca: el agua de los océanos. Bajo su superficie habitan millones de formas de vida y, entre ellas, una asombrosa diversidad microbiana.

Los eucariotas microbianos marinos sustentan la red alimentaria más grande del planeta e influyen en los ciclos biogeoquímicos globales que preservan la habitabilidad de la Tierra. Estos organismos son particularmente diversos y pueden proporcionar información sobre la evolución, incluidos los orígenes de formas de vida complejas, como revela el análisis de sus genomas.

“Estamos sentando las bases para comprender mejor cómo surgieron las formas de vida complejas ”

por Iñaki Ruiz-Trillo

Sin embargo, hasta ahora había muy pocos protistas que sirvieran como sistema modelo, es decir, organismos bien estudiados que pueden manipularse genéticamente para revelar la función y expresión génicas. Además, el alto riesgo asociado a la investigación enfocada al desarrollo de herramientas ha restringido durante mucho tiempo los avances científicos.

Ahora, un equipo internacional de científicos con investigadores españoles ha desarrollado herramientas genéticas que permiten estudiar el origen y evolución de formas de vida complejas, a través de 14 especies de microeucariotas marinos, organismos que cuentan con algunos de los parientes unicelulares más cercanos a los animales.

Descifrando formas de vida ancestrales

"Estamos sentando las bases para comprender mejor cómo surgieron las formas de vida complejas", dice Iñaki Ruiz-Trillo, investigador principal del IBE y coautor de este trabajo, en un comunicado del IBE. Publicado en la revista Nature Methods, la investigación supone un paso esencial para comprender las instrucciones celulares que hay detrás de los orígenes y la evolución de la vida animal.

El estudio, en el que han colaborado investigadores del Instituto de Biología Evolutiva (IBE, CSIC-Universitat Pompeu Fabra) en Barcelona, recopila una importante colección de protocolos para realizar experimentos genéticos en microbios marinos de todo el árbol eucariota.

Abeoforma whisleri es un protista marino unicelular importante en la investigación científica para comprender los orígenes de los animales. En las imágenes anteriores, las células de A. whisleri se transformaron con ADN para marcar los núcleos de A. whislericon una proteína fluorescente verde, lo que permite estudiar  el ciclo de vida de este organismo. Barra de escala: 10 micras.

Fotografía de Sebastian. R Najle y Elena Casacuberta

Las nuevas herramientas genéticas permiten manipular 14 especies protistas y arrojar así luz sobre las formas de vida eucariotas ancestrales, la diversificación de proteínas y la  evolución de las vías celulares. Para ello, los investigadores han logrado introducir ADN en protistas marinos y trabajan para emplear técnicas genéticas, como CRISPR / Cas9, para manipular genomas protistas.

"Hasta ahora hemos desarrollado con éxito la técnica de transfección, que es el paso inicial para manipular estos organismos en un futuro próximo", dice Elena Casacuberta, investigadora principal del IBE y coautora principal de este estudio.

Ciencia colectiva

"Generar herramientas genéticas desde cero en especies protistas es muy difícil y requiere una larga fase de ensayo y error hasta que se consigue un protocolo de trabajo”, afirma Casacuberta. Con este objetivo y a través de una firme colaboración activa y una gran comunicación, más de cien coautores de 53 instituciones en 14 países distintos han trabajado simultáneamente para ofrecer una guía de protocolos para editar los genes de diversos protistas marinos.

Como resultado, más de 200 protocolos de laboratorio aparecen ya compartidos a través del grupo PROT-G y en la web protocols.io, creada para ayudar a otros científicos a beneficiarse de este esfuerzo colectivo.

"Esperamos ver cómo los protocolos y la orientación ofrecidos por los científicos en este estudio aceleran el desarrollo de herramientas genéticas en protistas marinos", añade Adam Jones, responsable de programas en la Fundación Gordon y Betty Moore. "Comprender el ciclo de vida de estos organismos utilizando las nuevas herramientas genéticas disponibles nos permitirá abordar experimentalmente diferentes escenarios evolutivos que hasta ahora no eran accesibles", concluye Casacuberta.

Seguir leyendo