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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”.