Científicos españoles han descubierto que una regulación de los genes más compleja y especializada fue clave en el proceso genómico que posibilitó la transición de invertebrados a vertebrados y contribuyó el éxito evolutivo de estos.

La investigación, que publica hoy la revista 'Nature', ha reunido datos genómicos, epigenómicos y funcionales de diversos organismos, y aporta información sobre los cambios que dieron lugar a una mayor complejidad en los vertebrados, especialmente en el sistema nervioso.

Los vertebrados, grupo animal al que pertenecen los humanos, son muy diversos y han colonizado todos los ecosistemas del planeta, pero los científicos no sabían qué cambios en el genoma han contribuido a su éxito evolutivo.

Ahora, un equipo internacional de científicos coliderado por investigadores españoles del Centro de Regulación Genómica (CRG), el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y el Centro Nacional de Investigación Científica (CNRS) en Francia, ha descrito los procesos que posibilitaron la transición de invertebrados a vertebrados.

Según ha explicado el jefe de grupo en el CRG y uno de los líderes de este estudio, Manuel Irimia, "los vertebrados comparten un conjunto de sistemas de regulación de los genes único, que permite que la información contenida en nuestro genoma dé lugar a multitud de funciones y, en consecuencia, contamos con cientos de células especializadas, tejidos y órganos".

"Hemos analizado la regulación genómica de diferentes especies y hemos encontrado dos diferencias clave: que nuestros genes tienen una regulación mucho más compleja que los invertebrados y que contamos con copias de genes que originariamente hacían sólo funciones muy generales, pero que en los vertebrados se han especializado en funciones mucho más específicas, sobre todo en el cerebro", detalla Irimia.

Los científicos estudiaron los genomas de varias especies de vertebrados como el pez cebra, pez medaka, rana, pollo, ratón y humano, y los compararon con el genoma del anfioxo, que es un organismo que se usa como modelo en investigación desde el siglo XIX.

"Su genoma ha evolucionado muy lentamente y sin las duplicaciones que tienen los vertebrados. Por eso el anfioxo sirve como referencia en comparaciones evolutivas para entender el origen del nuestro linaje", ha especificado Héctor Escriva, uno de los líderes del trabajo e investigador de la Universidad de la Sorbona y del CNRS en Banyuls sur Mer (Francia).

Los científicos han observado también que, aunque la regulación de los genes responsables de la anatomía básica están muy conservados entre especies, los vertebrados incorporaron más regiones reguladoras que les permitieron adquirir nuevas funciones.

"De manera similar a estudios hechos en humanos, nuestro estudio nos da una visión global de las diferentes capas reguladoras del genoma y describe con detalle el origen de las características únicas de la regulación genómica de los vertebrados, que dieron lugar a organismos con una morfología mucho más compleja", según José Luis Gómez Skarmeta, otro de los responsables del estudio, del Centro Andaluz de Biología del Desarrollo (CSIC-Universidad Pablo de Olavide).

Uno de los resultados más importantes del trabajo es entender cómo las duplicaciones genómicas que ocurrieron en el origen de vertebrados contribuyeron a diversificar las funciones de los genes.

"Hace casi 50 años que se propuso que estas duplicaciones fueron claves para nuestro origen, pero hasta ahora muchas de estas predicciones no se habían podido probar", según Ignacio Maeso, investigador también del centro andaluz.

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"Hemos visto -ha añadido- que, en la mayoría de los casos, hay copias de genes que se especializan su función en tejidos concretos. Esto es particularmente evidente en el cerebro, donde se han incorporado nuevas funciones que han resultado esenciales para el éxito evolutivo de los vertebrados".