La proteína Ubx y su papel en la evolución de insectos y crustáceos

Los artrópodos son los reyes de la fauna. Los animales dentro de este phylum son los más diversos y numerosos en el mundo y, a pesar de que no cuentan con el poderío en cuanto a biomasa, los artrópodos tienen más especies que cualquier otro en el reino animal y se encuentran, en su gran mayoría, en “habitats” que no han sido perturbados.

Entre los artrópodos encontramos cuatro grupos. Las trilobitas, que ya no existen más, los insectos, que parecen estar en todos lados, los crustáceos, como las langostas, los camarones y los cangrejos y, por último, los quelicerados, donde se encuentran las arañas y los escorpiones entre otros. La larga historia del estudio de la evolución nos dice que estos animales deben su éxito a su estructura modular. Sus cuerpos están compuestos de una serie de segmentos corporales repetidos que pueden ser modificados de forma ilimitada. En algunos segmentos de un tipo de estos animales se encuentran las alas, en otros encontramos patas y, en otros más, antenas. De esta forma, los artrópodos (como se puede comprobar en el programa de la página web www.homowebensis.com) pueden evolucionar de distintas formas atendiendo a cambios particulares en sus estructuras..

En 1894, Bateson habló por primera vez sobre unos genes que parecen estar encargados de producir estos segmentos. El científico describió variantes naturales en distintas especies donde ciertas partes del plan corporal muestran elementos morfológicos típicos de otras regiones. Desde entonces, estas áreas del ADN se conocen como el complejo homeótico (homeotic complex) o, de forma cariñosa, los genes Hox.

Estos genes, como hemos explicado, se encargan de la formación de estas estructuras segmentadas, homólogas. En otras palabras, el “destino” de un segmento específico es elegido por la expresión de estos genes particulares. La mosca ha sido la protagonista número uno en el desarrollo del conocimiento sobre la evolución genética en los artrópodos. Especialmente la conocida como Drosophila melanogaster, cuyo genoma ha sido estudiado una y otra vez y sus genes Hox han sido identificados para cada una de sus funciones.

Todos conocemos que los insectos tienen seis patas, dos en cada uno de los segmentos torácicos que tienen en el medio del cuerpo. Sin embargo, cuando comparamos este hecho con el cuerpo de otros artrópodos como algunos crustáceos notamos discrepancias bastante particulares. Muchos de estos animales marinos poseen diversas, variadas y numerosas extremidades que le sirven para nadar y recorrer los diversos terrenos de los océanos en el mundo. ¿Qué hizo que los insectos perdieran esas patas al dividirse de los crustáceos?

En la revista Nature de esta semana, dos estudios explican cómo ocurrió este cambio hace más de 400 millones de años. Los equipos de Ron Galant y Matthew Ronshaugen demuestran que una proteína se encargó de estos cambios evolutivos. Se trata de Ubx o Ultrabithorax, una proteína codificada por uno de los genes Hox y que se encarga de codificar otra proteína llamada Distalles o Dll. Esta última tiene un papel importante en el plan corporal de los animales ya que se encarga de producir las extremidades que se desarrollan en el abdomen anterior de estos animales. Los científicos han comprobado que en los insectos la proteína Ubx actúa como un represor de la Dll, es decir que cuando la primera está presente en los insectos, la Dll no puede expresarse libremente. Sin embargo, algo curioso es que la misma proteína se encuentra en las extremidades de los crustáceos, y, en ellos, no actúa como represora sino que permite la producción de los más extraños apéndices.

El argumento es fenomenal, al parecer, esta proteína, que ha devuelto el valor a la rama que estudia el papel de las proteínas en los procesos evolutivos, ha adquirido diferentes actividades que realizar dentro de estos animales. Las distinciones entre insectos y crustáceos han sido generadas por la misma proteína que ha aprendido a actuar de diferentes formas en situaciones distintas.

Sin embargo, para muchos otros investigadores, es innecesario el estudio de las proteínas para llegar a tales cambios. Para ellos, estos cambios funcionales en la Ubx, sólo representan cambios primarios que se generaron, en un principio, en los genes Hox, probablemente en aquellos que codifican la Ubx. Por lo tanto, todo queda dentro de la familia de los genes y no hay que estudiar las proteínas para conocer la evolución de tanto los vertebrados como los invertebrados.

Glosario

ADN
Ácido Desoxirribonucleico. Molécula de la herencia formada por secuencias de nucleótidos.
Artrópodos
Es un filo del reino animal. Estos animales se caracterizan por tener simetría bilateral, cuerpo dividido en “regiones” – cuerpo metamérico, Exoesqueleto cuticular, y apéndices articulados (esta última característica es la que le da el nombre al filo). Son ejemplos de artrópodos los camarones, los ácaros, las mariposas y los extintos trilobites.
Crustáceos
Los crustáceos son un subfilo del filo de los artrópodos. Estos animales son principalmente acuáticos, presentan cefalotórax. Dos pares de antenas, un par de mandíbula y dos de maxilas. Son ejemplos de crutáceos las langostas de mar y los cangrejos.
Gen
La unidad de la herencia en un cromosoma; secuencia de nucleótidos en la molécula de ADN que desempeña una función específica tal como guardar la información que permite la producción de una proteína.
Genes Hox
Llamados también genes homeóticos. Son genes que por medio de su expresión regular el plan general del embrión.
Insectos
Es una clase dentro del filo de los artrópodos. Presentan cabeza, tórax y abdomen diferenciado en el cuerpo, seis patas en el tórax. Son ejemplos de insectos las moscas, los escarabajos y las polillas (las arañas y tarántulas no son insectos son arácnidos).
Proteína
Macromolécula biológica formada por la unión de unas moléculas denominadas aminoácidos. Las proteínas cumplen muchas funciones biológicas como enzimas, hormonas, o parte de estructuras celulares o de la matriz extracelular. La proteína Ubx es parte del sistema que permite organizar el plan corporal de los artrópodos y ha jugado un papel importante en la evolución de este grupo de animales.

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