El origen de las neuronas
Un equipo encabezado por Sebastián R. Naijle y compuesto mayoritariamente por especialistas en genómica españoles ha sustanciado experimentalmente una hipótesis sobre el origen de las neuronas a partir de células de animales no bilaterales, de los que han tomado como modelos los placozoos (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867423009170?dgcid=rss_sd_all).
Los placozoos son animales marinos milimétricos que tienen el aspecto de una torta globosa. Después de su descubrimiento se pensó que estaban en la base evolutiva del reino animal, pero su posesión de uniones celulares proteínicas denominadas desmosomas, ausentes en las esponjas, hizo desechar la idea. Se les situaba como un tipo o filo hermano de los cnidarios.
Los placozoos constituyen un buen modelo para investigar el origen de las neuronas que tienen todos los otros filos excepto las esponjas. Solo tienen nueve tipos de células descritos morfológicamente y no tienen neuronas. Tienen células peptidérgicas (secretoras de péptidos) que desencadenan comportamientos coordinados. Es esto lo que sugirió a los citados investigadores la hipótesis de que células como esas dieran origen a las neuronas. Las imágenes siguientes constituyen el resumen gráfico que ofrecen de su trabajo
Resultaría un poco tedioso para los lectores reproducir la descripción de sus diferentes tipos celulares. Lo esencial para entender lo que viene a continuación es que su comportamiento está regido por la acción de esas células peptidérgicas mediante señalización paracrina (por péptidos secretados que cambian el comportamiento de las células vecinas). Estas células peptidérgicas no son neuronas, no tienen prolongaciones ni forman sinapsis, pero su acción general recuerda la de las neuronas, por lo que el equipo consideró la posibilidad de que los primeros pasos del origen de las células nerviosas se diesen a partir de esas células. Y, de paso, que los placozoos o animales similares fuesen la base de la rama de los metazoos en que se situarían los cnidarios y los bilaterales.
El trabajo que comento no se ciñe exclusivamente a la evolución neuronal. En realidad, es un trabajo completo sobre los placozoos, sus tipos celulares y sus genomas y transcriptomas, así como la filogenia y clasificación de los placozoos y los primeros pasos de la evolución animal. Quien tenga interés en ello puede acudir a su artículo en Cell. Aquí me ciño al tema del título que he puesto.
Al hacer los atlas de los tipos celulares, se observó que, mientras que se encontraban células que expresaban marcadores de varios tipos a la vez (expresando, sin embargo, solo una fracción de los marcadores de otras células), esto no sucede con las peptidergicas, lo que las señala como muy diferenciadas. También se observó entre ellas especialización en los neuropéptidos secretados. Finalmente, también tenían elementos que en las neuronas forman parte del aparato presináptico, pero no del postsinaptico.
Se identificaron 14 tipos de células peptidérgicas. Todas ellas expresaron un alto número de factores de transcripción (FT) específicos en combinaciones únicas que siempre incluían un FT homeoboxi distinto. Los tipos de estas células expresaron un alto número de receptores acoplados a proteínas G en combinaciones únicas sin ortólogosii en otros filos animales.
Todas las células peptidérgicas comparten un módulo genético que comprende tres concretos FT, los cuatro enzimas que intervienen en el procesamiento de chaperonasiii NP, un transportador de glucosa, un transportador de glutamato, una proteína de unión al ARN que regula su poliadenilación en las neuronas de los bilaterales y un factor de intercambio de guanina implicado en la formación de neuronas en los bilaterales. Además presentaron estructuras presentes en las zonas presinápticas de esas neuronas. En cambio no se delectaron estructuras análogas a las presentes en las membranas postsinápticas, ni en estas células ni en ninguno de los otros tipos.
La identificación de los péptidos secretados por las células peptidérgicas fue seguida por el intento de predicción de los receptores de esos péptidos, predicción referente a su estructura y a las células que los poseen, construyendo una red de señalización hipotética, revelando un potencial de señalización paracrina altamente complejo.
La comparación de transcriptomas entre placozoos, cnidarios y bilaterales probó una estrecha similitud entre las células peptidérgicas de los placozoos y las neuronas de los otros dos tipos. Y la comparación entre las similitudes genómicas de las células peptidérgicas de placozoos, las células neuroidesiv de esponjas (existe una hipótesis que deriva las neuronas de las células neuroides de las esponjas) y neuronas prueba una mucho mayor similitud genética de los placozoos con cnidarios y bilaterales.
Octubre de 2024
i Las secuencias homeobox del ADN codifican proteínas que se unen a factores de transcripción regulando el desarrollo.
ii Ortólogos son los genes homólogos cuya divergencia se debe a procesos de especiación.
iii Las chaperonas son proteínas que intervienen en el plegamiento de otras.
iv Las células neuroides son células con varias prolongaciones que se cree que secretan moléculas que regulan la acción de las células digestivas. Se ha dicho que expresan proteínas sinápticas, pero también las expresan otros tipos celulares de las esponjas y varios protozoos.