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ORÍGENES: Relaciones genéticas en la embriología evolutiva
El origen de la embriología evolutiva lo encontramos en Charles Darwin y su teoría de
la evolución, que reestructuró la embriología comparada dándole un nuevo enfoque.
Todo se remonta a Karl Ernst von Baer el año 1820, el cual a partir de su detallado
estudio comparativo entre distintos embriones vertebrados, derivó cuatro
generalizaciones conocidas también como “Las leyes de von Baer”.
En su primera ley enunció que todos los
vertebrados en desarrollo parecen ser muy
similares poco tiempo después de la
gastrulación y que es después, en una etapa
más avanzada, cuando aparecen las
características específicas de clase, orden y
especie. Todos los embriones tienen arcos
branquiales, notocordio, medula espinal y
riñones primitivos.
Esta primer ley de von Baer queda reflejada
en su cuadro comparativo donde contrasta la
apariencia del embrión en diferentes especies
vertebradas demostrando que estas son más
semejantes cuando se encuentran en un
estado de desarrollo más primario que en su
forma adulta.
También demuestra que los caracteres comunes en las fases iniciales son más
parecidos como más próximos son los animales, deduciéndose así la posible
existencia de un antecesor común para todos ellos. Es el caso de los embriones de
vertebrados, los cuales todos tienen cola y branquias aunque los adultos no tengan.
Darwin vio que los parecidos embrionarios podrían constituir un argumento muy fuerte
a favor de las relaciones genéticas entre los diferentes grupos. Darwin creía que las
relaciones entre los grupos podían ser descubiertas a partir de encontrar formas
embrionarias o larvales comunes.
Además, Darwin observó que los organismos embrionarios a veces generan
estructuras que son inapropiadas respecto su forma adulta, pero que nos muestran
sus relaciones con otros animales. Por ejemplo, indicó la existencia de ojos en los
embriones de topo, pelvis en los embriones de serpiente y dientes en los embriones
de ballenas barbudas.
Darwin también sostuvo que las adaptaciones que se alejan del prototipo de la especie
y permiten a un organismo sobrevivir en un ambiente específico (principios de la teoría
de la selección natural), se desarrollan en el embrión. Observó que las diferencias
entre especies dentro de un mismo género son más apreciables cuando persisten a
medida que el individuo se desarrolla, tal como se predijo en la leyes de von Baer.
Debido a esto, Darwin estableció dos maneras de entender un nuevo concepto: una,
resaltar las similitudes embrionarias entre diversas especies debido a un origen
común, y la otra, destacar las modificaciones que muestran como el desarrollo es
alterado para producir estructuras que permitirán a cada especie vivir en unas
determinadas condiciones u otras, y adaptarse a ellas. Esta es la teoría de Darwin
conocida como “Origen con modificación”.
Un siglo después de las teorías de Darwin, durante el siglo XX, la biología del
desarrollo vuelve a la biología evolutiva creando una nueva disciplina, la biología del
desarrollo evolutiva (evo-devo). Es un nuevo modelo de evolución que integra la
genética para explicar la diversidad de la vida sobre la tierra. Su principio fundamental
es que la evolución está causada por cambios heredables.
En la década de 1990, los científicos consensuaron una forma general de árbol
filogenético de la vida, gracias al análisis del ADN. A partir del análisis a nivel
molecular, se determinó la presencia de unos genes los cuales ejercían un control
clave en el desarrollo embrionario de los organismos; se trata de los genes
homeóticos.
La función principal de los genes homeóticos es conferir a las células identidad
espacial o posicional en el cuerpo, determinando la identidad de los segmentos
individuales del embrión en sus etapas iniciales. En otras palabras, estos genes
indican a la célula si forma parte de la cabeza, el tórax o el abdomen del individuo.
Aunque inicialmente se descubrieron en Drosophila melanogaster, los genes
homeóticos se han identificado en la mayoría de los seres vivos, y las mutaciones
que afectan estos genes son responsables de la aparición de alteraciones en el
desarrollo corporal.
Estos genes se activan posteriormente a la
expresión de otros genes implicados en el
desarrollo. Además los genes homeóticos
forman una familia génica que codifica
proteínas o factores de transcripción que se
unen al ADN y cuya función es activar o
modular la expresión de otros genes. Todos
los genes homeóticos contienen una
secuencia
muy
conservada
de
180
nucleótidos (caja homeótica), presentan
ligamiento físico dentro de un mismo
cromosoma y colinealidad temporal y
espacial, es decir, el orden que muestran en
el cromosoma corresponde al orden de
expresión en el eje anteroposterior del
animal.
Un subgrupo específico son los genes Hox, Genes Hox presentes en la mosca
encontrados en organismos animales. Estos Drosophila y en el embrión humano
genes son homólogos en las diferentes
especies existentes y además están colocados siempre en el mismo orden dentro el
cromosoma. Por ejemplo, la proteína que actúa en la formación del ojo, es la misma
en vertebrados y en invertebrados, por lo que esta codificada por el mismo gen. Otro
gen en común es el gen tinman, que participa en la formación del corazón, u otro
grupo de genes compartidos que dirigen la formación de la cabeza.
Los resultados de los estudios concluían que el reino animal se puede dividir en
Esponjas, Nidarios, Tenóforos, y Bilaterios (con endodermo, ectodermo, mesodermo y
simetría bilateral). A su vez los Bilaterios se dividen en dos grupos: los Protostomos
(invertebrados) y los Deuterostomos (equinodermos y cordados).
Aunque no se ha encontrado un ancestro común fosilizado dentro del grupo de los
Bilaterios (invertebrados y vertebrados), se piensa que probablemente existió ya que
se han encontrado genes Hox homólogos entre las especies de este grupo. El hecho
de que estos genes se asimilen tanto en estructura y función hace que los
consideremos salidos de un animal ancestral a los Protostomos y Deuterostomos.
Por último, el análisis de los genes Hox ha aportado claves críticas sobre como se han
producido los cambios morfológicos a partir de cada órgano común, apoyando así el
concepto establecido por Darwin un siglo atrás y demostrando porque el desarrollo
embrionario de los vertebradas hasta un determinado momento sigue un patrón casi
idéntico.
Por lo tanto, si sabemos que todas las especies tienen presente en su genoma estos
genes Hox, el hecho de que cada especie siga un desarrollo totalmente diferente
alejándose del patrón común, se debe a la expresión o no de estos genes y
consecuentemente, de la presencia de los factores de transcripción que codifican,
encargados de encaminar el desarrollo del embrión hacia un organismo u otro.
Júlia Mestre Viñolas
BIBLIOGRAFIA
http://www.pucmmsti.edu.do/websise/estudiante/materias/201120122/ST-BIO112-T-006/06.1%20GENETICA%20DEL%20DESARROLLO%20EMBRIONARIO.pdf
https://amglez.webs.ull.es/Genes%20Hox.pdf
Treball de recerca propi: “Orígens: Trets comuns en l’evolució embrionària dels
vertebrats”.