Los animales más simples de la Tierra ya tenían 'neuronas' hace 800 millones de años
El CRG plantea que las células nerviosas podrían haber evolucionado a partir de las moléculas de los placozoos
BarcelonaLos placozoos son posiblemente los animales con la estructura más simple que existe en nuestro planeta. Habitan discretamente en zonas poco profundas y cálidas del mar, y sus cuerpos, transparentes, planos y sin órganos, están formados por varios miles de células de solo cuatro tipos –las moscas tienen 90 tipos y los humanos, unos 200, para hacernos a la idea de su simplicidad–. Sin embargo, investigadores del Centro de Regulación Genómica (CRG) de Barcelona han demostrado que en el interior de estas pequeñas criaturas existían algunos de los componentes que definen las neuronas, como los genes que se encargan parcialmente de generar las conexiones neuronales (sinapsis), que las hacen similares a una neurona molecularmente hablando. Aunque no son neuronas, pueden interpretarse como un paso intermedio en la evolución de estas. "Si las neuronas fueran coches, los placozoos tienen motor y ruedas, pero les falta el chasis", ejemplifica para el ARA el investigador ICREA Arnau Sebé-Pedrós, autor del estudio.
El hallazgo, publicado este martes en la revista Cell, sugiere que algunos de los elementos básicos de las neuronas son células complejas que ya circulaban en los ancestros de los placozoos hace 800 millones de años. Estos animales diminutos se alimentan de algas y microbios que viven en la superficie de las rocas y coordinan su movimiento gracias a un tipo de células llamadas peptidérgicas. Como su nombre indica, son células capaces de sintetizar péptidos, unas moléculas que actúan como los neurotransmisores. Curiosos sobre el origen de estas células, los investigadores del CRG utilizaron técnicas moleculares y modelos computacionales para entender cómo evolucionaron los distintos tipos de células de los placozoos y reconstruyeron cuál era su aspecto y cómo funcionaban.
Claramente, no son neuronas porque no tienen los componentes para el extremo receptor de un mensaje neuronal (la densidad postsináptica) o los componentes necesarios para conducir señales eléctricas, pero las células peptidérgicas tienen hasta tres similitudes con las células neuronales. En primer lugar, se diferencian por una población de células epiteliales progenitoras a través de señales que remiten a la neurogénesis, el proceso por el que se forman nuevas neuronas. Segundo, porque tienen muchos módulos de genes clave para construir la parte que puede enviar mensajes de una neurona (botón presináptico). Y, finalmente, a través de técnicas de inteligencia artificial, el equipo demostró que las células se comunican entre sí utilizando un sistema de proteínas específicas, los receptores acoplados a proteínas G (GPCR, en inglés), que están mediados por neuropéptidos, mensajeros químicos utilizados por las neuronas en distintos procesos fisiológicos.
El estudio demuestra que los componentes básicos de la neurona empezaron a formarse hace 800 millones de años en animales ancestrales y que, desde una perspectiva evolutiva, es probable que las primeras neuronas –que no aparecieron hasta millones de años después– hubieran empezado como algo parecido a las células secretoras peptidérgicas de los placozoos actuales. Estas células se comunicaban mediante neuropéptidos, pero eventualmente adquirieron nuevos módulos genéticos que les permitieron formar las vías de entrada y salida para los impulsos nerviosos (dendritas y axones, respectivamente) y crear canales iónicos que generan señales eléctricas rápidas. "No tienen proyecciones ni neuronas especializadas y tampoco envían señales eléctricas. "No podemos verlas como precursores, pero sí podemos estudiar a los ancestros", explica Sebé-Pedrós. De hecho, los análisis comparativos entre especies revelaron que estas similitudes son únicas de los placozoos y no aparecen en otros animales con una ramificación temprana, como las esponjas o los ctenóforos.
Un gran atlas de la biodiversidad
El equipo diseñó un mapa de los distintos tipos celulares de placozoos, anotando sus características en cuatro especies distintas. Estos "atlas celulares" permitieron trazar conglomerados o "módulos" funcionales de genes para, después, producir un segundo mapa de las regiones reguladoras en el ADN que controlan la expresión génica conjunta y, así, saber qué hace cada célula y cómo trabajan juntas. El artículo ejemplifica el potencial de este tipo de proyecto, que se basa en entender la simbiosis de los genes para saber si algo tan único como el sistema nervioso no lo es tanto y si estas interacciones se dan en maquinarias diferentes.
"Los placozoos no tienen neuronas, pero ahora hemos encontrado sorprendentes similitudes moleculares con nuestras células neuronales. Por otra parte, los ctenóforos tienen redes neuronales, con diferencias y similitudes clave con las nuestras. ¿Significa esto que las neuronas evolucionaron una sola vez y después divergieron, o evolucionaron más de una vez, en paralelo? ¿Son un mosaico, donde cada pieza tiene un origen diferente?", se pregunta el primer coautor del estudio e investigador postdoctoral del CRG Xavier Grau-Bové. Por ahora, ninguno de estos interrogantes tiene respuesta.
Los investigadores creen que, a medida que la ciencia secuencie genomas de alta calidad de especies diversas, se estrechará el círculo sobre el origen de las neuronas y la evolución de otros tipos celulares. "Las células son las unidades fundamentales de la vida, por lo que comprender cómo surgen o cambian con el tiempo es esencial para contar la historia evolutiva de la vida", afirma Sebé-Pedrós. De hecho, el investigador lidera el proyecto mundial Biodiversity Cell Atlas para construir un atlas mundial de células de organismos. "Animales como los placozoos, tradicionalmente poco estudiados, esconden secretos que apenas estamos empezando a descifrar", asegura.
