En un laboratorio de la Universidad Queen Mary de Londres, nació un ratón cuya existencia desafiaba la biología convencional. Llevaba en sus células el antiguo legado genético de una criatura unicelular, cuyo linaje divergió del nuestro hace casi mil millones de años. Estos son genes que anteceden a los animales. Este logro conecta casi mil millones de años de historia evolutiva y desafía nuestras suposiciones sobre lo que nos hace —y a las células madre que nos construyen— claramente animales.
“Este estudio implica que genes clave involucrados en la formación de células madre podrían haberse originado mucho antes que las propias células madre, quizás ayudando a allanar el camino para la vida multicelular que vemos hoy”, dijo el Dr. Alex de Mendoza de la Universidad Queen Mary de Londres, autor principal de la investigación.
El antiguo modelo de la pluripotencia
El trabajo fue posible gracias a la colaboración entre el Dr. de Mendoza e investigadores de la Universidad de Hong Kong. Juntos, demostraron que versiones antiguas de genes presentes en coanoflagelados, organismos unicelulares que comparten un ancestro común con los animales, podían reprogramar células normales de ratón para convertirlas en células madre pluripotentes, capaces de convertirse en cualquier tipo de célula.
Las células madre son esenciales para el desarrollo animal. Tienen la capacidad única de renovarse y especializarse en diversos tipos celulares. Las células especializadas del hígado, la piel y el cerebro se originaron a partir de una célula madre. En los animales, este proceso está controlado por factores de transcripción como Sox2 y Oct4 , que regulan los genes responsables de la pluripotencia. Hasta ahora, los investigadores creían que estos factores eran innovaciones biológicas exclusivas de los animales.
Los coanoflagelados , a menudo descritos como « fósiles vivientes », son nuestros parientes unicelulares más cercanos. Aunque no son tan complejos como los animales multicelulares, sus genomas contienen versiones antiguas de los genes Sox y POU.
Resulta que estos genes pueden haber sido reutilizados a lo largo del tiempo evolutivo.
“Los coanoflagelados no tienen células madre”, explicó el Dr. de Mendoza. “Son organismos unicelulares, pero poseen estos genes, probablemente para controlar procesos celulares básicos que los animales multicelulares probablemente reutilizaron posteriormente para construir cuerpos complejos”.
Para probar esta idea, el equipo reemplazó el gen Sox2 nativo en células de ratón con una versión de coanoflagelado. Sorprendentemente, estas células modificadas lograron reprogramarse en células madre pluripotentes. Posteriormente, los investigadores inyectaron estas células en un embrión de ratón en desarrollo. El ratón quimérico resultante presentó rasgos distintivos como manchas negras en el pelaje y ojos oscuros. Esto confirmó que los genes antiguos podían integrarse sin problemas en el desarrollo del animal incluso después de mil millones de años desde su probable aparición.
“Al crear con éxito un ratón utilizando herramientas moleculares derivadas de nuestros parientes unicelulares, estamos presenciando una extraordinaria continuidad de funciones a lo largo de casi mil millones de años de evolución”, afirmó el Dr. de Mendoza.
Se trata de una hazaña que anteriormente se creía alcanzable sólo con las proteínas Sox animales modernas. Sin embargo, los factores POU de los coanoflagelados mostraron claras limitaciones. Si bien estas proteínas podían unirse al ADN, su especificidad difería de la de las proteínas Oct4 en animales, lo que las hacía incapaces de inducir pluripotencia. Esto podría ser una pista que indique a los científicos los cambios evolutivos que fueron cruciales para el surgimiento de las células madre animales.
Reescribiendo la cronología de las células madre
Estos descubrimientos redefinen nuestra comprensión de la trayectoria evolutiva que condujo a la vida multicelular. La presencia de genes Sox y POU funcionales en organismos unicelulares sugiere que las bases de los sistemas celulares complejos se sentaron mucho antes de la aparición de los primeros animales.
Incluso podría haber algunas aplicaciones prácticas interesantes. Al demostrar que los genes de ancestros unicelulares pueden desempeñar funciones cruciales en la maquinaria de las células madre modernas, los científicos han abierto la puerta a nuevas terapias en medicina regenerativa.
“Estudiar las raíces antiguas de estas herramientas genéticas nos permite innovar con una visión más clara de cómo se pueden ajustar u optimizar los mecanismos de pluripotencia”, afirmó el Dr. Ralf Jauch de la Universidad de Hong Kong.
Las versiones sintéticas de estos genes antiguos podrían algún día superar a sus contrapartes derivadas de animales en terapias con células madre, acelerando potencialmente la reparación de tejidos dañados o el tratamiento de enfermedades degenerativas. Este hallazgo también destaca la asombrosa capacidad de la evolución para reciclar. Las primeras versiones de las proteínas Sox y POU podrían haber ayudado a los coanoflagelados a regular funciones celulares fundamentales. Con el tiempo, estos mismos genes fueron cooptados para construir las sofisticadas arquitecturas de los animales multicelulares.
Es un recordatorio de cómo los componentes básicos de la vida a menudo trascienden los límites que les imponemos. «Al crear con éxito un ratón utilizando herramientas moleculares derivadas de nuestros parientes unicelulares, presenciamos una extraordinaria continuidad funcional a lo largo de casi mil millones de años de evolución», afirmó el Dr. de Mendoza.
La investigación es tanto un viaje al pasado como un salto al futuro. Y eso es realmente asombroso, si lo pensamos.
Los hallazgos fueron publicados en la revista Nature Communications.
Fuente: ZME Science.
