Un nuevo estudio ofrece una visión genética de por qué nos vemos así

¿Qué genes controlan las características definitorias que nos hacen lucir como somos? Y Como las ¿Lo hacen posible?

En 1990, el biólogo William McGinnis de la Universidad de California en San Diego llevó a cabo un experimento seminal que ayudó a los científicos a desentrañar cómo los genes de control de alto nivel llamados genes Hox dan forma a nuestros rasgos de apariencia. El «experimento de McGinnis» ayudó a allanar el camino para comprender el papel de los genes Hox en la determinación de la apariencia uniforme de las especies, desde los humanos hasta los chimpancés y las moscas.

McGinnis, profesor emérito de Biología Celular y del Desarrollo y ex decano de la División de Ciencias Biológicas, ayudó a descubrir una región definitoria del ADN que llamó «homeobox», una secuencia dentro de los genes que dirige el desarrollo anatómico. Desde el ahora famoso experimento de McGinnis, los biólogos evolutivos y del desarrollo han reflexionado Como las estos genes Hox de gran influencia determinan las identidades de diferentes regiones del cuerpo.

Más de tres décadas después, un estudio publicado el 10 de noviembre en Avances en la ciencia y dirigido por Ankush Auradkar, un becario postdoctoral de UC San Diego dirigido por el coautor McGinnis y autor principal del estudio Ethan Bier, ayuda a responder preguntas sobre cómo funcionan los genes Hox.

El ahora clásico experimento de McGinnis probó si las proteínas producidas por un gen Hox humano o de ratón podrían funcionar en las moscas. Siguiendo estos pasos, el nuevo estudio aprovechó la edición moderna del gen CRISPR para investigar si todos los aspectos de la función del gen Hox, que consta de regiones de control y codificación de proteínas, podrían reemplazarse en una mosca de la fruta común. De laboratorio (Drosophila melanogaster) con su primo hawaiano más raro (Mímica de Drosophila), que tiene una cara muy diferente.

El gen en cuestión proboscipedia, se revelaría claramente, ya que dirige la formación de partes sorprendentemente diferentes de la boca; suave y esponjoso en miel pero más como una cuadrícula (que recuerda a la cara alienígena en las películas de ciencia ficción Predator) en D. yo.

La coautora del estudio, Emily Bulger, recopiló por primera vez lo notoriamente difícil de crear D. yo muestras del Parque Nacional de los Volcanes de Hawaii, junto con las únicas frutas nativas (Sapindus saponaria – Jabonera hawaiana) que comen los insectos para establecer una colonia temporal en el laboratorio de Bier. Auradkar luego colaboró ​​con el coautor Sushil Devkota para descifrar la secuencia del genoma del D. yo proboscipedia gen, que tenía casi 44.000 bases de largo. Luego, los investigadores excluyeron miel proboscipedia gen y lo reemplazó con el D. yo versión de la misma.

Como había predicho McGinnis, los nuevos resultados revelaron que la elegante estructura facial de miel emergió como el «ganador» sobre las toscas características de D. yo. un rastro de D. yo, sin embargo, surgieron durante el experimento: órganos sensoriales llamados palpos maxilares que sobresalen de la cara en miel en cambio, corría paralelo a las piezas bucales de alimentación, como lo hacen en D. yo. Auradkar usó sofisticadas herramientas genéticas para determinar la base de esta diferencia y la rastreó hasta un cambio en el patrón por el cual el proboscipedia el gen está activado (cambios en la región de control).

Los resultados del experimento ayudan a responder preguntas de larga data sobre si los genes Hox funcionan como genes reguladores «maestros» que dictan diferentes partes del cuerpo en los organismos. O, como propuso McGinnis, si los genes Hox en cambio proporcionan códigos posicionales abstractos y sirven como andamios para los genes posteriores que mejor benefician al organismo. Además de los palpos maxilares, los nuevos resultados demostraron que la idea del andamio de McGinnis resultó ser el caso.

McGinnis dice que además de las implicaciones para la biología evolutiva, los resultados pueden ayudar a explicar los problemas del desarrollo arraigados en los procesos genéticos humanos fundamentales.

Estos estudios de moscas proporcionan una ventana al tiempo evolutivo profundo y nos informan de los mecanismos por los cuales los planos corporales cambian durante la evolución. Estos conocimientos pueden conducir a una mejor comprensión de los procesos relacionados con los defectos de nacimiento en los seres humanos. Con el advenimiento de nuevos y poderosos sistemas de edición del genoma basados ​​en CRISPR para terapia humana en el horizonte, se pueden formular nuevas estrategias para mitigar algunos de los efectos de estas condiciones a menudo debilitantes. «

Ethan Bier, autor principal del estudio

Según Bier, estas investigaciones también proporcionan un ejemplo de la íntima conexión entre el apoyo a la ciencia básica y el bienestar humano. El artículo fue escrito por Ankush Auradkar, Emily Bulger, Sushil Devkota, William McGinnis y Ethan Bier.