La evolución puede cambiar profundamente las instrucciones genéticas que construyen un órgano sin modificar el resultado final. Esa es la principal conclusión de un estudio liderado por el Centro Andaluz de Biología del Desarrollo (CABD), que ha identificado cómo el ojo compuesto de dos especies de moscas separadas por 90 millones de años de evolución continúa formándose correctamente pese a que gran parte de las conexiones entre sus genes han cambiado.
El trabajo, publicado en PLOS Genetics, ayuda a comprender cómo evolucionan órganos complejos sin perder su función y aporta nuevas claves sobre las reglas que gobiernan el desarrollo embrionario.
Dos moscas separadas por 90 millones de años revelan cómo actúa la evolución
El equipo del Centro Andaluz de Biología del Desarrollo (CABD), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), la Universidad Pablo de Olavide y la Junta de Andalucía, comparó los mecanismos responsables de formar el ojo en Drosophila melanogaster, conocida como mosca del vinagre, y Episyrphus balteatus, la mosca de la mermelada.
Aunque ambas especies siguieron caminos evolutivos distintos hace unos 90 millones de años, los investigadores comprobaron que siguen utilizando un conjunto esencial de genes para construir el ojo, mientras que la forma en la que esos genes se coordinan ha cambiado de manera notable.
La evolución conserva las herramientas, pero cambia las instrucciones
«Lo que hemos visto es que las ‘herramientas’ para la construcción de los ojos en ambas especies se han conservado, pero las ‘instrucciones’ para su uso han variado considerablemente. Esto nos indica que la conservación de la función no exige conservar exactamente la misma arquitectura reguladora: la red puede ‘recablearse’ mucho sin perder su lógica principal», resume Fernando Casares, investigador del CSIC en el CABD y autor sénior del estudio.
«De hecho, lo que pensamos es que posiblemente sea este fenómeno, que llamamos ‘fluidez reguladora’, lo que permite la evolución», añade el investigador.
Este descubrimiento ayuda a explicar cómo la naturaleza consigue mantener órganos funcionales a pesar de que, generación tras generación, el genoma acumule cambios.
Un núcleo de más de cien genes sigue siendo común
Hasta ahora, Drosophila melanogaster era el principal modelo para estudiar el desarrollo del ojo compuesto en insectos, pero se desconocía hasta qué punto sus mecanismos representaban al resto de especies.
La comparación con Episyrphus balteatus permitió identificar un núcleo de 106 genes implicados en la formación del ojo que se ha conservado durante millones de años de evolución. Entre ellos destacan 22 factores de transcripción, proteínas encargadas de activar o desactivar otros genes durante el desarrollo embrionario.
«Con este estudio hemos multiplicado casi por diez el número de genes conocidos esenciales en la formación del ojo compuesto. Pero, sobre todo, hemos reconstruido la red reguladora génica del ojo para cada especie —es decir, el conjunto de relaciones que explica cómo unos genes controlan a otros durante el desarrollo de este órgano. Y esto nos permite una mayor comprensión de los mecanismos con los que la naturaleza genera las diferentes formas y funciones de los órganos», explica Tomás Navarro, primer autor del estudio e investigador del grupo.
La ‘fluidez reguladora’, una nueva explicación para entender la evolución
El estudio demuestra que, aunque el conjunto de genes esenciales permanece prácticamente intacto, las conexiones entre ellos pueden reorganizarse profundamente sin impedir que el órgano se desarrolle correctamente.
Los investigadores denominan este fenómeno «fluidez reguladora», un proceso mediante el cual la naturaleza puede modificar el circuito genético interno de un organismo mientras conserva el resultado anatómico final.
En otras palabras, la evolución no necesita mantener exactamente las mismas conexiones genéticas para construir un ojo funcional. Basta con conservar determinados reguladores clave, mientras el resto de la red puede reorganizarse con el paso del tiempo.
Una nueva forma de entender la evolución de los órganos
Más allá del desarrollo del ojo compuesto —el tipo de ojo más abundante en la naturaleza y presente en insectos y crustáceos—, el trabajo ofrece una nueva perspectiva sobre la evolución de los órganos complejos.
«Nuestro trabajo es un ejemplo de que la evolución de órganos complejos puede entenderse mejor si no se mira solo qué genes hay, sino cómo se conectan y cómo cambia esa conectividad», concluye Fernando Casares.
