"Los vertebrados son complejos seguramente porque se multiplicó el genoma"

La firma de Jordi Garcia, un biólogo de 30 años que se doctoró en 1992, ha aparecido ya dos veces en la revista británica Nature, la última suscribiendo un artículo que abre nuevas perspectivas a la comprensión de la evolución de los vertebrados. Investigar en los puntos donde la evolución parece haber dado un paso significativo es lo que interesa a este biólogo barcelonés. De ahí que se haya dedicado a estudiar un ser tan insignificante como el anfioxo, un animal con aspecto de triste filete de anchoa, que carece de ojos, de patas y de casi todo y cuya gran cualidad es ser considerado el más inmediato precedente de los vertebrados.

Como el reptil y el hombre

Trabajando en Oxford con el profesor británico Peter Holland, Jordi Garcia ha aislado los genes hox de ese animal y ha comprobado que, efectivamente, son similares a los de un reptil, un ratón o un hombre. Pero con una significativa diferencia: el anfioxo sólo tiene un conjunto de genes hox y los vertebrados tienen cuatro."Esta constatación y una serie de datos procedentes de trabajos anteriores", explica García, "hacen tentadora y plausible la hipótesis de que las innovaciones morfológicas y el incremento en complejidad de los vertebrados fueron consecuencia de la cuadruplicación, divergencia y adquisición de nuevas funciones de los clusters [conjuntos o complejos] hox y otros genes reguladores,". Y, prosiguiendo con su hipótesis, considera razonable pensar que no sólo fueron unos cuantos genes los que se multiplicaron por cuatro, sino "todo o gran parte del genoma, en dos duplicaciones que se sucedieron en un periodo evolutivamente corto".

Ese genoma que se multiplicó es muy probable que fuera parecido al del anfioxo actual, lo que hace especialmente interesante seguir investigando sobre este animal.

"Los hox", señala el biólogo, "forman parte del tipo de genes cuya función es poner en marcha programas genéticos". Su papel es fundamental: cada hox define en las primeras fases del desarrollo embrionario cómo es un fragmento del cuerpo del futuro animal -tanto la forma como los sistemas de ese fragmento- a lo largo del eje que va de la cabeza a la cola. En el cromosoma, estos genes están agrupados y ordenados de tal forma que el primero define la parte más próxima a la cabeza, el segundo el fragmento inmediatamente posterior y así hasta la cola. "Por qué forman complejos y por qué se da esa correspondencia ordenada son cuestiones de momento inexplicables", apunta.

"La variabilidad de los genes hox a lo largo de la evolución de los animales", agrega, "es escasa, de tal manera que pueden hallarse correspondencias entre los de una mosca y un mamífero como el hombre". Una diferencia importante es el número: las moscas tienen ocho, agrupados en un único complejo; mientras que los mamíferos poseen 38, agrupados en cuatro complejos de 13, aunque sean incompletos. "Fue para tratar de hallar el momento de la evolución en que se produjo la cuadruplicación del cluster por lo que decidimos estudiar el anfioxo, mucho más próximo a los vertebrados que los insectos y gusanos con los que se había trabajado".

Faltan tres

El resultado, publicado en la revista británica Nature el mes pasado ha sido notable: Garcia y Holland han aislado 10 genes hox del anfioxo, que guardan correspondencia. con los 10 primeros hox de los clusters de los mamíferos. "Localizar los tres que faltan requiere una técnica más compleja, pero estamos convencidos de que, si existen, los hallaremos" asegura el biólogo catalán.Un resultado práctico de la investigación es que ahora se tiene un modelo "particularmente útil de los vertebrados: es muy parecido y a la vez muy simple", precisa. Con la mosca, del vinagre -el primer animal en que se localizaron los hox, hace diez años- los estudios sobre estos genes han avanzado mucho porque al haber una sola copia de cada uno de ellos ha sido relativamente sencillo conocer con precisión sus funciones. Se crea un mutante que carezca de uno de los genes hox y se observa cómo varía su forma. Así han sido creadas extrañas moscas con cuatro alas. Con los vertebrados la cuestión se complica precisamente por poseer varias copias de cada gen hox: los cambios que experimenta un mutante de ratón que carezca de uno de los genes hox no son tan claros porque su función es en buena medida sustituida por otro similar.

"El modelo de mosca es simple pero está demasiado alejado genéticamente. El de anfioxo es igualmente simple pero está mucho más próximo, por lo que puede ayudarnos mejor a entender las funciones de los genes hox en el desarrollo embrionario de los vertebrados, incluido el del ser humano", concluye Garcia.