El crecimiento de las algas sigue el modelo del reloj de arena
Los estadios embrionarios medios son sorprendentemente similares en animales, plantas y algas, lo que revela las etapas cruciales compartidas en la evolución de las formas de vida complejas
Observaciones recientes en algas pardas realizadas por investigadores del Instituto Max Planck de Biología de Tubinga y la Universidad de Dundee revelan el mismo patrón de reloj de arena durante la embriogénesis que en animales y plantas. El "modelo de reloj de arena" del desarrollo en organismos pluricelulares sugiere que los embriones de un mismo filo presentan diferencias morfológicas y moleculares en los estadios más tempranos y más tardíos, pero se parecen en el periodo embrionario medio. El seguimiento de las etapas de desarrollo de las algas pardas demuestra ahora que los procesos que rigen el desarrollo de los organismos pluricelulares complejos son más universales de lo que pensábamos, lo que proporciona una comprensión más profunda de cómo evolucionó la vida pluricelular.
Los embriones de las algas pasan por un cuello de botella a mitad del embrión, como ocurre en animales y plantas, caracterizado por la conservación morfológica y molecular.
© Jaruwatana Sodai Lotharukpong / Max-Planck-Institut für Biologie Tübingen
Sería fácil distinguir entre un pollo, un pez o un elefante. Sin embargo, durante sus primeras etapas de desarrollo, estas especies comparten una sorprendente similitud. Aunque sus embriones tienen orígenes distintos y se desarrollan hasta convertirse en especies con características y tamaños diferentes, en un momento concreto de su crecimiento atraviesan un estrecho cuello de botella en el desarrollo, en el que sus células son casi idénticas. Este modelo de reloj de arena de la evolución embrionaria teoriza que las especies presentan una variabilidad significativa en las fases temprana y tardía del desarrollo, mientras que una fase embrionaria media permanece notablemente conservada. Este modelo se ha observado en animales, plantas y hongos. Hasta ahora, no se había investigado su presencia en las algas pardas.
Las algas pardas representan el tercer linaje de la Tierra más complejo desde el punto de vista del desarrollo, comparable a algunas plantas en cuanto a sofisticación de los modelos de desarrollo. Son organismos fotosintéticos complejos con una historia evolutiva diferente a la de las plantas verdes. Por ejemplo, las algas pardas no tienen verdaderas raíces, tallos ni hojas. Sin embargo, han desarrollado estructuras multicelulares complejas análogas independientemente de las plantas.
La Dra. Susana Coelho, Directora del Departamento de Desarrollo y Evolución de las Algas, señaló los retos que plantea la investigación de las algas a la hora de recolectar las especies: "Sólo son fértiles en invierno. Nos enfrentamos a tormentas para recoger los adultos en las costas rocosas de Bretaña y criarlos en el laboratorio".
Actividad genética
El último estudio de los biólogos del Instituto Max Planck de Biología de Tubinga revela un patrón de reloj de arena en el alga parda Fucus, lo que aporta nuevos conocimientos sobre la evolución de la pluricelularidad. Los científicos aprenden cómo se desarrollan las células y los tejidos a lo largo del tiempo estudiando el transcriptoma, una biblioteca de todos los genes activos en un momento determinado.
"Fue asombroso descubrir una etapa conservada en la embriogénesis de las algas pardas, en la que los genes antiguos se expresan de forma similar a los de los embriones de animales y plantas. Este es el sello distintivo del modelo del reloj de arena, que se aplica a todas las formas de vida complejas", comentó el primer autor e investigador doctoral Jaruwatana Sodai Lotharukpong.
El estudio demuestra que los embriones de Fucus presentan una mayor variación en las fases temprana y tardía del desarrollo. Al mismo tiempo, el periodo embrionario medio es crucial para establecer el plan corporal del organismo adulto. Este patrón refleja los procesos de desarrollo observados en otros eucariotas multicelulares, lo que refuerza la idea de que ciertas etapas del desarrollo son críticas para la evolución de la complejidad de las formas de vida.
"Es raro encontrar patrones generales en el árbol de la vida. Ahora hemos hallado un principio común que ayuda a explicar cómo evolucionan los procesos de desarrollo en linajes independientes de organismos multicelulares complejos", añadió Lotharukpong.
Genes de los planes corporales de las algas pardas
A medida que avanza la investigación, el equipo sigue estudiando los genes y las redes de genes que subyacen a los diversos planes corporales de las algas pardas.
"Los resultados revelan que el modelo de desarrollo en reloj de arena desempeña un papel fundamental en la formación de los complejos planes corporales. Comprender este modelo es crucial para seguir explorando cómo los organismos del árbol de la vida desarrollan y mantienen con éxito un cuerpo multicelular sano", explica el Dr. Hajk-Georg Drost, que trabajaba en el Departamento de Biología Molecular de Tubinga y ahora es Profesor Asociado de Biología Digital y miembro Wolfson de la Royal Society en la Universidad de Dundee.
Este descubrimiento enriquece nuestra comprensión de la biología funcional de las algas pardas y de la evolución de los sistemas multicelulares complejos. Subraya la importancia de estudiar diversas formas de vida para descubrir los principios fundamentales y las complejidades de la evolución. Esta investigación nos recuerda las intrincadas conexiones que unen a todos los organismos vivos.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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