El embarazo en mamíferos evolucionó de parásitos genómicos

Actualizado 29/01/2015 18:40:53 CET
Musaraña
WERNER KORSCHINSKY/WIKIMEDIA

MADRID, 29 Ene. (EUROPA PRESS) -

Un equipo internacional de científicos ha identificado cambios genéticos a gran escala que han marcado la evolución del embarazo en los mamíferos.

En un artículo que se publica este jueves en la edición digital de 'Cell Reports', los investigadores explican que hallaron miles de genes que evolucionaron para ser expresados en el útero, en los primeros mamíferos, incluyendo muchos que son importantes para la comunicación y la supresión del sistema inmune materno-fetal.

Sorprendentemente, estos genes parecen haber sido reclutados y reutilizados de otros tipos de tejidos por transposones, antiguos elementos genéticos móviles a veces considerados como parásitos genómicos. Así, esta investigación arroja luz sobre cómo estos organismos evolucionaron nuevas estructuras y funciones morfológicas.

"Por primera vez, tenemos una buena comprensión de cómo algo completamente novedoso evoluciona en la naturaleza, de cómo se desarrolló esta nueva forma de reproducción", subraya el autor del estudio, Vincent Lynch, profesor asistente de Genética Humana en la Universidad de Chicago, Estados Unidos.

"Encontramos que los cambios genéticos que subyacen a la probable evolución del embarazo están ligados a elementos de transposición domesticados que invadieron el genoma en los primeros mamíferos. Así que supongo que la evolución del embarazo se debe a lo que son efectivamente los parásitos genómicos", añade.

Para estudiar los cambios genéticos durante la evolución del embarazo en los mamíferos, Lynch y sus colegas utilizaron secuenciación de alto rendimiento para catalogar los genes expresados en el útero de varios tipos de animales vivos: mamíferos placentarios (ser humano, mono, ratón, perro, vaca, cerdo, caballo y armadillo), un marsupial (zarigüeya), un mamífero que pone huevos (ornitorrinco), un ave, un reptil y una rana. Luego usaron métodos computacionales y evolutivos para reconstruir qué genes se expresan en los mamíferos ancestrales.

Los investigadores encontraron que a medida que los primeros mamíferos evolucionaron y los recursos para el desarrollo fetal empezaron a llegar más de la madre y menos de una yema, cientos de genes que son importantes para la señalización celular, el metabolismo y el desarrollo uterino comenzaron a expresarse en el útero.

Conforme el cascarón pierde y los nacidos vivos evolucionaron en el ancestro común de los marsupiales y mamíferos placentarios, se activaron más de mil genes, muchos de los cuales estaban fuertemente vinculados con el establecimiento de la comunicación materno-fetal. A medida que se desarrolló el embarazo prolongado en los mamíferos placentarios, cientos de genes empezaron a expresarse fortaleciendo esa importante y elaborada comunicación materno-fetal, así como suprimiendo localmente el sistema inmune materno en el útero, protegiendo así el feto en desarrollo.

El equipo también identificó cientos de genes que fueron apagados a medida que estos linajes evolucionaron, muchos de los cuales habían participado en la formación del cascarón. "Hemos encontrado una gran cantidad de genes importantes para el mantenimiento de la señalización hormonal y que median en la comunicación materno-fetal, que son esenciales para el embarazo, evolucionados para expresarse en el útero en los primeros mamíferos", señala Lynch.

"Pero los genes de supresión inmune destacan. El feto es genéticamente distinto de la madre. Si estos genes inmunológicos no se expresaran en el útero, el feto sería reconocido por el sistema inmune de la madre como extraño y lo atacaría como cualquier otro parásito", agrega.

Además de la función, Lynch y sus colegas investigaron el origen de estos genes y encontraron que la mayoría ya tenía papeles en otros sistemas de órganos y tejidos como el cerebro, digestivo y circulatorio. Pero durante la evolución del embarazo, se reclutó estos genes para ser expresados en el útero para nuevos fines y desarrollaron elementos reguladores que les permitieron ser activados por la progesterona, una hormona fundamental en la reproducción.

El equipo encontró que este proceso fue impulsado por antiguos transposones, tramos de ADN no codificante de proteínas que puede cambiar su posición dentro del genoma. A veces llamados "genes saltarines", se cree generalmente que los transposones son parásitos genómicos que sólo sirven para multiplicarse. Muchos de los antiguos transposones de los mamíferos poseían sitios de unión de progesterona que regulan este proceso.

Mediante la inserción al azar a sí mismos en otros lugares en el genoma, los transposones parecen haber legado este mecanismo de activación de genes cercanos. "Los genes necesitan alguna forma de saber cuándo y dónde expresarse -dice Lynch--. Los elementos transponibles parecen haber llevado esta información, lo que permite que los viejos genes se expresen en una nueva ubicación, el útero, durante el embarazo. Muy probablemente los mamíferos tienen un útero sensible a la progesterona por estos transposones".

Lynch y sus colegas señalan que sus hallazgos representan una nueva explicación de cómo surgen estructuras y funciones biológicas totalmente nuevas. "Es fácil imaginar cómo la evolución puede modificar una cosa existente, pero embarazo ha sido mucho más difícil de entender cómo evolucionan elmentos nuevos en el --afirma Lynch--. Ahora tenemos una nueva explicación mecanicista de este proceso que nunca antes habíamos tenido".