Reconeixement a l'amfiox per la seva llarga trajectòria

Aquesta calor està afectant notablement el ritme de producció de la blogosfera, atacant directament el substrat biològic d’aquesta: les suades i fastiguejades persones que es troben davant del teclat. Això té un aspecte positiu, i és que no he de córrer per comentar una notícia importantíssima que ja fa una setmana que dona voltes i que, encara que sigui estiu, continua fresca. Es tracta de la publicació d’un conjunt d’articles, en sis revistes diferents, del genoma de l’amfiox i alguns anàlisis sobre les dades.

La publicació principal es va publicar a Nature i la firma un nombrós equip internacional dirigit per Daniel S. Rokhsar, director del Joint Genome Institute de Califòrnia. Per aquí a Catalunya l’ambient és festiu, sobretot a la Universitat de Barcelona, perquè el catedràtic Jordi García-Fernàndez i un membre del seu equip, Èlia Benito-Gutierrez, formen part del grup d’experts en amfioxos que ha dut a terme aquests nous descobriments. García-Fernández dirigeix el Laboratori Amfiox/Evo-Devo del Departament de Genètica de la Facultat de Biologia, un grup de recerca sobre l'amfiox particularment interessat en l’estudi dels gens claus en el desenvolupament que puguin esclarir aspectes evolutius; especialment els que puguin haver estat involucrats en l’aparició dels vertebrats.

Per entendre la possible trascendència d’aquesta notícia hem de saber primer què és un amfiox, un cordat i quin interès pot tenir a priori en relació a l’evolució dels vertebrats. Comencem per descriure el protagonista de la setmana. L’amfiox no és un animal gens conegut fora del cercle de biòlegs, i no acapara massa atenció en els documentals d’animals. Abans de parlar de determinat tema al blog, acostumo a fer una laboriosa repassada als lloms dels exemplars de National Geographic que acumulo des del 1997 i que mai he aconseguit arxivar en ordre cronològic més de tres mesos seguits. La idea de posar l’índex del contingut en el llom la trobo genial, per cert, i altres revistes s’ho haurien de plantejar. Però ni amfioxos, ni primers cordats, apareixien en cap dels exemplars dels últims 11 anys (potser me n’he deixat algun número extraviat, i per tant, corregiu-me si m’equivoco). Els amfioxos no poden competir amb els grans felins i amb els primats quan es tracta d’aparèixer a les pàgines del NG.

I és que l’amfiox és un petit animaló marí que té forma de llanceta (nom amb el que també se’l coneix) aplanada i que no passa dels 8 cm. Els individus de les escaces 29 espècies conegudes d’amfiox es passen la major part de la vida semi enterrats a la sorra en aigües poc profundes amb la part anterior del cos dedicada a filtrar nutrients de l’aigua. L’amfiox es va descriure per primer cop a la dècada del 1770 com un tipus de babosa per Peter Simon Pallas, un naturalista alemany que va descriure per primer cop un gran nombre d’espècies de vertebrats (posar l’amfiox en el grup dels moluscs no va ser allò pel què cal recordar-lo); el seu nom s’ha immortalitzat gràcies a un tipus nou de meteorit que es va trobar, el Pallasit.

No va ser fins cent anys després que un estudi més detallat de l’animaló, per part de Alexander Kowalevski, considerat un dels pares de la biologia evolutiva pels seus estudis d’embriologia comparada, va mostrar la necessitat de posar l’amfiox dins del grup dels cordats. I què es necessita per col·locar un animal en aquest grup selecte? Doncs principalment una estructura anomenada notocorda, que és una espècie de varilla flexible que sostenta el cos longitudinalment i que està present, almenys en els estadis embrionaris, en tots els cordats. Dic almenys en estat embrionari perquè mentre que l’amfiox va amb una notocorda tota la vida, els vertebrats la substituim per la columna vertebral durant el desenvolupament. Els amfioxos, juntament amb la resta de cordats, presenten un tub neuronal que forma la base del què en organismes més nerviosament complexos seran l’encèfal i la medul·la espinal. També presenten una musculatura segmentada (que ve d’unes estrucures de l’embrió anomenades somites) i una cua post-anal.

El fílum dels cordats comprèn tres subfílums, dos d’invertebrats (cefalocordats i urocordats) i els vertebrats. Els amfioxos són els representants moderns dels cefalocordats i les ascídies els més famosos dels urocordats (tots els d'aquest subfílum també s'anomenen tunicats). Els representants moderns dels vertebrats, entre els quals ens trobem, si que són protagonistes preferents en les pàgines de National Geogràfic. El cordat fòssil més antic que s’ha trobat pertany al periode càmbric amb uns 525 milions d’anys i s’assembla més a l’amfiox que als urocordats. Per altra banda, genètica i morfològicament, l’amfiox és un animaló sorprenentment primitiu, ha canviat poc, sembla, des dels inicis dels cordats; això vol dir que si ens hem d’imaginar com era l’avantpassat comú de tots els cordats, farem bé en pensar en alguna cosa semblant a l’amfiox (almenys a nivell de genoma la cosa és així). En aquestes circumstàncies un organisme es guanya el títol honorífic de “fòssil vivent”. I d’aquesta característica de l’amfiox és d’on apareix l’interès dels científics per seqüenciar el seu genoma. L’estudi comparatiu del genoma de l’amfiox ha de donar informació precisa dels canvis genètics associats al pas dels invertebrats als vertebrats, encara que la divergència entre els llinatges dels amfioxos i els vertebrats va ocórrer fa més de 450 milions d’anys.

Per acabar, encara que la utilitat comparativa d’aquest genoma amfiox tot just es comença a explotar, un fet que ha ajudat a aclarir ja l’estudi d’aquest petit cefalocordat és el de les multiplicacions del genoma dels vertebrats en els inicis d’aquest llinatge. S’havia proposat que el genoma dels vertebrats s’havia engrandit respecte del dels invertebrats gràcies a dues grans rondes de duplicació (idea proposada per Susumu Ohno al 1970). Hi havia certa controvèrsia sobre si aquestes duplicacions s’havien produit abans o després de la divergència dels vertebrats amb els amfioxos. La comparació dels genomes de l’amfiox, vertebrats mandibulats i vertebrats no mandibulats (representats avui en dia per la desagradable llamprea, imatge a l'esquerra), ha aportat dades que fan concloure que aquestes duplicacions del genoma van donar-se en el moment en què els vertebrats no mandibulats van aparèixer. El tema de les duplicacions en l’evolució es mereix un post en exclusiva que ja arribarà. Però crida l’atenció el fet que dues duplicacions completes (multiplicar per quatre un genoma més antic) hauria de donar com a resultat un nombre quatre vegades més gran de gens en els vertebrats. Recordem que fa poc vam parlar aquí que el nombre de gens del genoma humà era molt poc superior al d’organismes com la mosca Drosophila. La paradoxa sembla explicar-se pel fet que una gran part de gens duplicats desapareixen ràpidament, i relativament poquets es queden, i poden modificar-se de diferents maneres o no, com veurem en aquest pròxim post que us he promès.

Fins llavors us deixo amb una cançó dedicada a l’amfiox de quan a principis del segle XX la comunitat científica el va començar a tenir en justa consideració. La cançó la va composar el biòleg marí Phylip Pope al 1921 i la va popularizar l’artista del folk Sam Hilton als anys 60. La cançó queda recollida en un bonic article dedicat a l’amfiox de Jordi García-Fernández, que em va enviar un dels comentaristes més fidels del blog, que us poso a les referències. Us deixo amb la cançó: “It’s a long way from amphyoxus”:

Referències:

- Putnam NH, Butts T, Ferrier DE, Furlong RF, Hellsten U, Kawashima T, Robinson-Rechavi M, Shoguchi E, Terry A, Yu JK, Benito-Gutiérrez EL, Dubchak I, Garcia-Fernàndez J, Gibson-Brown JJ, Grigoriev IV, Horton AC, de Jong PJ, Jurka J, Kapitonov VV, Kohara Y, Kuroki Y, Lindquist E, Lucas S, Osoegawa K, Pennacchio LA, Salamov AA, Satou Y, Sauka-Spengler T, Schmutz J, Shin-I T, Toyoda A, Bronner-Fraser M, Fujiyama A, Holland LZ, Holland PW, Satoh N, Rokhsar DS. The amphioxus genome and the evolution of the chordate karyotype. Nature. 2008 Jun 19;453(7198):1064-71

- Gee H. Evolutionary biology: The amphioxus unleashed. Nature. 2008 Jun 19;453(7198):999-1000.

- Garcia-Fernàndez J. Amphioxus: a peaceful anchovy fillet to illuminate Chordate Evolution (I). Int J Biol Sci. 2006;2(2):30-1.

Dodger