Nuestras fibras nerviosas están rodeadas por una capa aislante de mielina. Esto permite una transmisión rápida y eficaz de estímulos y fue un requisito previo para el desarrollo del complejo cerebro de los vertebrados. Un estudio muestra ahora que un área de nuestro genoma esencial para la producción de mielina probablemente fue introducida en nuestro genoma por retrovirus hace cientos de millones de años.
Nuestro sistema nervioso transmite señales a través de largas fibras nerviosas llamadas axones. Para que esta transmisión se produjera lo más rápido posible, los axones de los primeros animales se hicieron cada vez más gruesos. Pero hace unos 420 millones de años, los antepasados de los vertebrados actuales, incluidos nosotros los humanos, desarrollaron una solución más eficaz: la llamada vaina de mielina. Rodea los axones como una capa aislante y permite una rápida transmisión de estímulos en fibras nerviosas mucho más delgadas. Además, gracias a la capa de mielina, las fibras nerviosas pueden acercarse sin que las señales interfieran entre sí.
Tras la pista de un truco evolutivo
«Esta innovación evolutiva, que apareció por primera vez en los vertebrados con mandíbulas, permitió una rápida transmisión de impulsos nerviosos y fue el requisito previo para cerebros más complejos», explica un equipo dirigido por Tanay Ghosh de la Universidad de Cambridge en Gran Bretaña. Pero, ¿cómo ha pasado? Para responder a esta pregunta, Ghosh y su equipo analizaron la actividad genética en los llamados oligodendrocitos, las células productoras de mielina en el sistema nervioso central.
Prestaron especial atención a las regiones no codificantes, es decir, las secciones de nuestro genoma que no se convierten en proteínas pero que pueden realizar importantes tareas reguladoras. En ratas descubrieron una sección no codificante que aparentemente regula la producción de la llamada proteína básica de mielina, un componente indispensable de la vaina de mielina. Si inhibieran la región reguladora correspondiente, las células afectadas ya no podrían producir la proteína básica de mielina.
ADN viral en el genoma.
Las comparaciones de secuencias mostraron que esta unidad reguladora, a la que llamaron retromielina, provenía originalmente de antiguos retrovirus que integraban su material genético en el ADN de los primeros animales. Ya se ha demostrado que numerosas partes de nuestro genoma provienen de virus. Si bien muchos de los llamados retrovirus endógenos han perdido su función con el tiempo, otros todavía están activos hoy en día, con algunos efectos positivos y otros negativos. Están involucrados en el crecimiento de los músculos masculinos y en el apoyo a la formación de la placenta durante la reproducción. Por otro lado, algunos de estos fragmentos virales se asocian con un mayor riesgo de cáncer, demencia y esclerosis múltiple.
El estudio actual sugiere ahora que los retrovirus endógenos desempeñaron un papel crucial en el desarrollo de nuestro cerebro. «Los retrovirus fueron el requisito previo para que despegara la evolución de los vertebrados», dice Robin Franklin, colega de Ghosh. «Si no hubiera habido retrovirus insertando sus secuencias en el genoma de los vertebrados, no habría habido mielinización, y sin mielinización toda la diversidad de vertebrados tal como los conocemos nunca habría existido».
Los vertebrados se infectaron varias veces independientemente unos de otros.
En estudios posteriores, el equipo demostró que las secciones correspondientes de retromielina se encuentran no sólo en los mamíferos, sino también en todas las demás clases de vertebrados con mandíbulas, es decir, aves, peces, reptiles y anfibios. Sin embargo, esta secuencia faltaba en los vertebrados sin mandíbulas, como las lampreas, y en los invertebrados, como las moscas de la fruta y los nematodos, que no tienen vainas de mielina. Los investigadores también demostraron que la secuencia de retromielina también desempeña un papel funcional en el pez cebra y las ranas. Si bloqueaban la secuencia en los óvulos fertilizados de estos animales, se detenía la producción de mielina en la descendencia.
Para descubrir si la retromielina se incorporó de forma única en el ADN del ancestro común de todos los vertebrados con mandíbulas o si estaban presentes múltiples infecciones independientes, Ghosh y su equipo compararon secuencias de retromielina de 22 vertebrados diferentes de todos los clados. Resultó que las secuencias en las diferentes clases de vertebrados están genéticamente tan distantes entre sí que las infecciones con el retrovirus responsable probablemente solo se produjeron después de que las diferentes clases ya se habían separado entre sí. «Nuestros hallazgos abren una nueva vía de investigación para investigar cómo los retrovirus controlan generalmente la evolución», dice Ghosh.
Fuente: Tanay Ghosh (Universidad de Cambridge, Reino Unido) et al., Cell, doi: 10.1016/j.cell.2024.01.011
