¿Un origen ventral para el sistema nervioso dorsal de los vertebrados?

El sistema nervioso periférico de los vertebrados surge de la cresta neural y las placodas ectodérmicas, estructuras embrionarias que no existen en otros animales. Estas formaciones transitorias se desarrollan en estrecha asociación con el sistema nervioso central (El sistema nervioso es un sistema en red formado por órganos de los sentidos,…) central en la parte dorsal del embrión (Un embrión (del griego antiguo ἔμϐρυον / embruon) es …). Al comparar los programas genéticos que regulan la formación del sistema nervioso periférico en dos especies de invertebrados marinos próximos a los vertebrados (los vertebrados forman una subdivisión del reino animal. Este taxón, que en su…), la ascidia y el ‘amphioxus, Los científicos de la revista BMC Biology sugieren un origen evolutivo inesperado para el sistema nervioso periférico de los vertebrados: la parte ventral, el opuesto (En matemáticas, el opuesto de un número es el número tal que, cuando está en…) del embrión.

El árbol filogenético simplificado de los cordados (Los cordados o cordados (Chordata) son una rama de los animales bilaterales…) destaca las relaciones entre los tres linajes (anfioxos, ascidias y vertebrados). Los diagramas estilizados representan las formas adulta (gris claro en el centro) y embrionaria (derecha). En los diagramas de embriones se representan el sistema nervioso central dorsal (en gris oscuro), el sistema nervioso periférico dorsal (en azul) y el vPNS (sistema nervioso periférico ventral, en rojo).
© Sébastien Darras

Durante la evolución, los vertebrados se han distinguido de sus primos invertebrados más cercanos (anfioxos y ascidias) por adquisición (En general, la adquisición es la acción de obtener información o adquirir un…) caracteres únicos. Por ejemplo, la cresta neural (Las células de la cresta neural se generan a partir de la región más dorsal del tubo…), que existe sólo durante la vida (Vida es el nombre dado:) embrionario, participa en la formación de muchas estructuras adultas como el sistema nervioso periférico, pero también parte de la piel (La piel es un órgano compuesto por varias capas de tejido. Desempeña, entre otras cosas, la…) y los músculos. Los defectos en su formación son la causa de muchos defectos congénitos. La cresta neural se forma en la parte dorsal del embrión, en el borde del sistema nervioso central. Los mecanismos embriológicos y genéticos que regulan la formación de esta estructura han sido estudiados en detalle en varias especies de vertebrados y parecen estar conservados.

Las ascidias y los anfioxos son invertebrados marinos utilizados como modelos en ecología, biología celular, biología del desarrollo y evolución. Al ser los invertebrados filogenéticamente más cercanos a los vertebrados, comparten con estos últimos la presencia de una notocorda y un sistema nervioso central dorsal durante el desarrollo. Estos caracteres unifican el conjunto (En teoría de conjuntos, un conjunto designa intuitivamente una colección…) de estos animales en el grupo de los cordados. El sistema nervioso periférico de los cordados de invertebrados es mucho más simple que el de los vertebrados. Está formado por neuronas sensoriales presentes dentro de la epidermis en la etapa larval (etapa A (del griego antiguo στ?διον stadion, del verbo…)).

Una población particular de neuronas, el vPNS, está presente en ambos grupos y es probablemente de origen común (homólogo). El vPNS se especifica en dos pasos: la inducción del ectodermo ventral en territorio neurogénico por la vía de señalización BMP, luego la especificación de ciertas células en neuronas a través de la vía de señalización Notch. Estas células se diferencian en neuronas mecanosensoriales con un fenotipo glutamatérgico. La ausencia de vPNS en los vertebrados y las relaciones filogenéticas dentro de los cordados sugieren el siguiente escenario evolutivo: vPNS es un rasgo ancestral en los cordados y se ha perdido en los vertebrados.

Los científicos se propusieron reconstruir y comparar las redes de genes que regulan la formación de vPNS utilizando la ascidia Phallusia mammillata y el anfioxo Branchiostoma lanceolatum. Al combinar enfoques funcionales sobre el embrión (tratamientos farmacológicos, embriología clásica), RNA-seq y filogenia, pudieron identificar nuevos marcadores moleculares de vPNS y proponer redes de posibles interacciones. Incluso si la estructura general de estas redes de genes es bastante similar entre las ascidias y los anfioxos, el número (la noción de número en lingüística se analiza en el artículo «Número…) de genes en común es relativamente bajo. Esta observación (La observación es la acción de vigilar atentamente los fenómenos, sin la voluntad de…) puede explicarse por el hecho de que los dos linajes se separaron hace 600 millones de años, especialmente más de las que se sabe que las ascidias han sufrido una evolución acelerada que lleva a una deriva en los mecanismos de desarrollo.

Curiosamente, la gran mayoría de los genes vPNS identificados en este estudio se expresan, en vertebrados, en el sistema nervioso periférico en desarrollo. Esta observación sugiere que la red de genes del vPNS, ancestralmente desplegada en la parte ventral del embrión, fue reclutada dorsalmente para contribuir al surgimiento del sistema periférico de los vertebrados.

Para saber más:
Programas genéticos muy distintos para la formación del sistema nervioso periférico en cordados.
Chowdhury R., Roure A., Pétillon Y., Mayeur H, Daric V & Darras S.
BMC Biología 27 de junio de 2022 https://doi.org/10.1186/s12915-022-01355-7

Laboratorio:
Laboratorio de Biología Integrativa de Organismos Marinos – BIOM (CNRS/Universidad de la Sorbona)
1 avenida (Una avenida es una gran vía urbana. En principio está arbolada y conduce a un…) Pierre Fabre.
66650 Banyuls-sur-mer.

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