Los virus antiguos ayudaron a evolucionar los nervios rápidos

El truco ocurrió varias veces de forma independiente en los animales con mandíbulas (Gnathostomata)Por Tina Hesman Saey.

Un retrovirus en particular, incrustado en el ADN de los vertebrados con mandíbulas, ayudó a activar la producción de una proteína necesaria para aislar las fibras nerviosas, informan los investigadores el 15 de febrero en Cell. Ese aislamiento, llamado mielina, puede haber ayudado a hacer posibles pensamientos rápidos y cerebros complejos.

De hecho, el truco del retrovirus fue tan útil que apareció muchas veces en la evolución de los vertebrados con mandíbulas, descubrió el equipo.

Los retrovirus son virus de ARN que hacen copias de ADN de sí mismos para incrustarlos en el ADN de un huésped. En raras ocasiones, estas inserciones pueden convertirse en una parte permanente de quiénes somos, transmitiéndose de padres a hijos. Los científicos alguna vez pensaron que los restos de estos virus antiguos, conocidos como genes saltarines o retrotransposones, eran basura genética, pero esa impresión está cambiando, dice el neurocientífico Jason Shepherd, que no participó en el estudio.

Estamos descubriendo cada vez más que estos retrotransposones y retrovirus han influido en la evolución de la vida en el planeta”, dice Shepherd, de la Facultad de Medicina Spencer Fox Eccles de la Universidad de Utah en Salt Lake City.

Ya se sabía que los restos de retrovirus habían ayudado a la evolución de la placenta , el sistema inmunológico y otros hitos importantes en la evolución humana (SN: 16/05/17). Ahora, se ha postulado que están implicados en ayudar a producir mielina.

La mielina es una capa de grasa y proteína que recubre fibras nerviosas largas conocidas como axones. El recubrimiento funciona un poco como el aislamiento alrededor de un cable eléctrico: los nervios revestidos de mielina pueden enviar señales eléctricas más rápido que los nervios sin ese revestimiento.

Las fibras nerviosas recubiertas también pueden ser más delgadas y crecer más de lo que lo harían sin aislamiento, lo que permite a los animales crecer más, dice Robin Franklin, biólogo de células madre del Altos Labs-Cambridge Institute of Science en Inglaterra. Y, afirma, las fibras más delgadas se pueden empaquetar más eficientemente en el sistema nervioso.

Como resultado de la mielina, los cerebros se habrían vuelto más complejos y los vertebrados se volvieron más diversos”, explica Franklin. “Si la mielinización no hubiera ocurrido en las primeras etapas de la evolución de los vertebrados, no tendríamos toda la galaxia de diversidad de vertebrados que vemos ahora”.

Franklin y sus colegas investigaron datos recopilados previamente en busca de evidencia de genes saltarines, particularmente aquellos que pueden influir en la producción de mielina. Se encontraron con datos útiles sobre las células que envuelven los nervios con mielina: el equipo encontró altos niveles de ARN de un retrovirus antiguo.

Ese ARN, denominado RetroMyelin, no tiene instrucciones para producir una proteína por sí mismo. Más bien, descubrió el equipo, el ARN se adhiere a una proteína llamada SOX10, y juntos activan la producción de la proteína básica de mielina, que comprime la mielina en una funda apretada alrededor de las células nerviosas.

Cuando los investigadores utilizaron un truco genético para reducir las cantidades de RetroMyelin en cerebros de ratas, peces cebra y ranas, la producción de proteína básica de mielina disminuyó. Ese hallazgo sugiere que el ARN de RetroMyelin es importante para producir mielina.

Otros retrotransposones habrían dado forma a la evolución creando nuevos interruptores en los paneles de control genético de ciertos genes o produciendo nuevas versiones de proteínas que regulan la actividad de los genes, dice Eirene Markenscoff-Papadimitriou, neurocientífica del desarrollo de la Universidad de Cornell que no participó en la investigación. Pero producir ARN para influir en la actividad de un gen es un truco nuevo. El hallazgo es “una demostración muy sorprendente e importante… de que estos retrovirus hacen posible un nuevo tipo de proceso de desarrollo”, dice.

Los organismos con vértebras y mandíbulas, incluidos peces, anfibios y mamíferos, tienen RetroMyelin, pero las lampreas y otros peces e invertebrados sin mandíbulas no. Si bien eso parecería sugerir que el retrovirus saltó al ancestro común de los vertebrados con mandíbulas, no parece haber sido el caso.

El equipo descubrió que cada especie que examinaron tenía su propia versión de RetroMyelin, en lugar de versiones relacionadas con algunos cambios menores. Ese patrón sugiere que el retrovirus infectó a múltiples especies en diferentes momentos pero tuvo el mismo resultado, un concepto conocido como evolución convergente (SN: 6/9/13).

No está claro por qué las lampreas y otros vertebrados sin mandíbulas no tienen RetroMyelin. Una posibilidad es que los virus no hayan infectado a las lampreas, dice el coautor del estudio Tanay Ghosh, biólogo computacional de Altos Labs o podría ser que los virus invadieran las lampreas pero que se hayan perdido evolutivamente.

Para los vertebrados con mandíbulas, dice Markenscoff-Papadimitriou, tener ya en su lugar la proteína básica de mielina y otros componentes necesarios para la producción de mielina puede haber sido importante para aprovechar la RetroMyelin. “Nos infectamos constantemente y algunos de estos [virus] nos confieren una ventaja evolutiva”. Los científicos están viendo casos de éxito en los que la RetroMyelin probablemente dio inmediatamente una ventaja al organismo huésped y se mantuvo, afirma.

Por lo general, los investigadores están interesados ​​en genes y ARN que producen proteínas. Filtran los ARN no codificantes, como la RetroMyelin, que no producen proteínas, dice Markenscoff-Papadimitriou. Pero, señala, los científicos reconocen cada vez más que los ARN no codificantes también realizan funciones importantes (SN: 7/4/19). “Este artículo será una inspiración para que otros biólogos del desarrollo realmente extraigan sus datos para buscar retrotransposones”.

Nota del editor:

Esta historia se actualizó el 20 de febrero de 2024 para aclarar que son los restos de los retrovirus los que se convierten en una parte permanente y hereditaria de lo que somos (no todos los retrovirus) los que se convierten en genes saltarines.

Cita

Ghosh T., et alA retroviral link to vertebrate myelination through retrotransposon-RNA-mediated control of myelin gene expressionCell. Published online February 15, 2024. https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.01.011

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