Un solo gen hace que la célula urticante pierda su aguijón

23 de febrero de 2023

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por Krishna Ramanujan, Universidad de Cornell

Cuando los científicos desactivaron un único gen regulador en una especie de anémona de mar, una célula urticante que dispara un arpón en miniatura venenoso para cazar y defenderse pasó a disparar un hilo pegajoso que enreda a sus presas, según un nuevo estudio.

La investigación, realizada en la anémona de mar Nematostella vectensis, muestra cómo la desactivación de un gen, llamado NvSox2, permitió la transición de una célula perforadora (llamada nematocito) a una célula pegajosa y atrapante (llamada espirocito). El hallazgo sugiere que la célula nematocito puede haber evolucionado a partir de un espirocito, gracias al desarrollo del gen NvSox2.

"Este gen controla un cambio entre dos destinos celulares alternativos; controla todo un conjunto de rasgos que dieron a esta célula una identidad completamente diferente", dijo Leslie Babonis, profesora asistente de ecología y biología evolutiva en la Universidad de Cornell.

Babonis es el autor correspondiente de "El atavismo unicelular revela un antiguo mecanismo de diversificación del tipo de célula en una anémona de mar", publicado en Nature Communications.

Las "células urticantes" se encuentran en todos los cnidarios, incluidas las anémonas de mar, los corales, las hidras y las medusas. Sirvieron como célula modelo en el artículo, ya que existen en varias docenas de tipos de células, con diferentes formas y funciones, lo que permite a los investigadores explorar cuestiones evolutivas fundamentales sobre cómo un solo tipo de célula puede volverse extremadamente diverso con muchas formas diferentes.

En esencia, esta línea de estudio busca comprender mejor la evolución de la diversidad animal, ya que todas las formas de vida se originaron a partir de organismos unicelulares que se volvieron más complejos a medida que las células se especializaron y diferenciaron con el tiempo.

Los hallazgos subrayan el hecho de que una especie de flexibilidad de función está incorporada en la arquitectura genética de las células urticantes en N. vectensis. Por ejemplo, si una pequeña población de N. vectensis se trasladara a un nuevo entorno donde un hilo pegajoso resultara más ventajoso que una célula de arpón perforadora, sólo haría falta una pequeña mutación en un gen para realizar el cambio.

"Poder 'elegir' entre diferentes tipos de células le da al animal mucha flexibilidad para invadir nuevos hábitats y desarrollar nuevos rasgos", dijo Babonis.

Tanto los nematocitos como los espirocitos contienen un nuevo orgánulo compuesto por una cápsula gruesa y presurizada. Cuando se detecta una presa o un depredador cerca, la cápsula presurizada colapsa, lo que obliga a salir un proyectil de la célula: un arpón en el caso de los nematocitos y un hilo pegajoso que enreda a las presas en el caso de los espirocitos.

Babonis y sus colegas utilizaron la edición de genes CRISPR/Cas9 para eliminar un NvSox2, un factor de transcripción que se une al ADN y cambia la expresión de los genes. Al hacerlo, los investigadores descubrieron que la función de NvSox2 era silenciar el desarrollo de células pegajosas y promover el desarrollo de células perforantes en su lugar.

"Las células parecían completamente diferentes y tenían una función completamente diferente a las células de los animales salvajes", dijo Babonis.

En trabajos futuros, Babonis y sus colegas planean investigar la amplitud de este fenómeno buscando el mismo control de un solo gen sobre dos destinos celulares en otras especies de cnidarios, incluida una especie de coral estrechamente relacionada. Un objetivo a largo plazo del proyecto es trabajar hacia atrás para identificar el conjunto mínimo de genes necesarios para producir una célula urticante que aún pueda disparar un proyectil. A partir de ahí, experimentarán con variaciones.

"¿Podemos crear un tipo de célula urticante que nunca antes haya evolucionado?" —preguntó Babonis. Por ejemplo, dijo, una célula diminuta que dispara una pequeña aguja hipodérmica podría tener valiosas aplicaciones médicas.

Más información: Leslie S. Babonis et al, El atavismo unicelular revela un antiguo mecanismo de diversificación del tipo celular en una anémona de mar, Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-36615-9

Información de la revista:Comunicaciones de la naturaleza

Proporcionado por la Universidad de Cornell