Los sistemas más importantes de señalización en nuestras neuronas, esos que nos permiten pensar y relacionarnos, son antiguos, pero no se sabía cuándo aparecieron por primera vez. Una nueva investigación muestra que hace 600 millones de años tuvo lugar una explosión de innovación evolutiva en los genes responsables de la comunicación eléctrica entre las células en un antepasado común de los seres humanos y las anémonas.
La investigación, dirigida por Timothy Jegla, de la Universidad Estatal de Pensilvania, y publicada en PNAS, muestra que muchos de estos genes, que cuando están mutados en los seres humanos puede conducir enfermedades neurológicas, se desarrollaron en el ancestro común a primates y medusas, corales y anémonas de mar, un grupo conocido como cnidarios, los animales más simples que presentan células nerviosas y órganos de los sentidos (estatocistos, ocelos). Los cnidarios deben su nombre a unas células urticantes presentes en sus tentáculos, llamadas cnidocitos, que inyectan cuando se algo roza los cilios que poseen.
Igual que cualquier corriente eléctrica, los impulsos eléctricos en esas células especiales de los cnidarios y en nuestras células nerviosas son generados por moléculas cargadas eléctricamente, que entran y salen de la célula a través de puertas especiales, denominadas canales ionicos, que se abren en la membrana celular. La investigación se centra precisamente en la evolución que han sufrido los genes que codifican las proteínas que forman los canales de potasio, y permiten que este ion salga de las células nerviosas, poniendo fin a la transmisión de los impulsos. De esta forma la célula está lista para transmitirse el siguiente.
“Los canales son críticos para determinar cómo una célula nerviosa dispara señales eléctricas y parece que animales tan primitivos como las anémonas de mar y medusas utilizan los mismos canales que dan forma a las señales eléctricas en el cerebro y lo hacen esencialmente de la misma manera”, explican los investigadores.
“Los seres humanos y las anémonas de mar se separaron evolutivamente hace aproximadamente 600 millones de años, lo que nos indica que los mecanismos que utilizamos para generar impulsos en nuestras neuronas deben ser al menos tan antiguos”, aseguran los investigadores
El equipo de la Universidad de Pensilvania trató de rastrear estos canales aún más atrás en el tiempo evolutivo, hasta los orígenes mismos del sistema nervioso. “Uno de los hallazgos recientes más interesantes en la biología evolutiva es que el sistema nervioso podría ser mucho antiguo incluso que el ancestro común de las anémonas de mar y los seres humanos”, explican los investigadores.
La secuenciación reciente del genoma de las medusas peine muestra que son más antiguas que las anémonas de mar e incluso podría ser el más antiguo de animales que existen en la actualidad. Las medusas peine perteneciente a otro grupo de animales marinos, los ctenoforos, emparentados con los cnidarios y hace años considerados en el mismo grupo. Ambos grupos tienen ya un primitivo sistema nervioso. “En estas medusas peine los canales de potasio parecían muy diferentes y la mayoría de los canales que se encuentran en los seres humanos no estaban presentes”, explican. “Pudimos rastrear una sola clase de canales de potasio humanos hasta las medusas peine, y nos encontramos que casi todos ellos estaban en las anémonas de mar.”
De la investigación se deduce que muchos de los mecanismos que utilizamos hoy para controlar los impulsos eléctricos en nuestras neuronas no estaban presentes en los sistemas nerviosos más primitivos. El equipo encontró muchos canales de potasio diferentes en las medusas peine, pero parecían haber evolucionado de forma independiente después de que el linaje de los ctenóforos se separó de los cnidarios. El equipo ahora está interesada en averiguar lo que llevó a esa explosión de innovación en los canales iónicos en nuestro ancestro común con las anémonas de mar.
“Todavía no entendemos por qué nuestros canales iónicos evolucionaron en ese momento, pero los cambios en la capacidad de las células nerviosas para generar señales eléctricas debieron ser revolucionarios. Nuestra hipótesis favorita actual es que las neuronas capaces de enviar señales siguiendo una dirección podrían haber evolucionado en este momento”, explica Jegla.
En el sistema nervioso humano, la mayoría de las células nerviosas tienen una estructura polar con zonas separadas para la entrada y salida de información. Esto permite un flujo de información direccional y circuitos altamente complejos de las células nerviosas, pero requiere una gran diversidad de canales de iones para dar forma a las señales eléctricas a medida que pasan a través de las células nerviosas polarizadas.
“Si nuestra hipótesis resulta correcta, es posible que podamos obtener algunas pistas importantes sobre cómo evolucionaron las células nerviosas y los circuitos mediante el estudio de las anémonas de mar”, opinan los investigadores.
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