La evolución del ojo humano. largamente considerado uno de los misterios más desafiantes de la biología, que generó debate sobre la secuencia de pasos necesarios para transformar la sensibilidad a la luz rudimentaria en un sistema fotográfico complejo.

Una nueva investigación sugiere que algunos componentes de la visión de los vertebrados pueden no haber sido moldeados gradualmente a medida que sus genes pasaban a través de linajes familiares, sino que fueron «robados» de ramas de la vida completamente diferentes.

«Al menos una innovación que condujo a la estructura actual de los ojos de los vertebrados no provino de ‘arreglos’ paso a paso con genes que existen en otros animales, sino de la introducción de nuevo ADN bacteriano mediante transferencia horizontal de genes», dijo. dicho. explicar biólogo molecular Matt Daugherty de la Universidad de California, San Diego (UCSD) en Twitter.

transferencia horizontal de genes describe el proceso de mover material genético entre diferentes tipos de organismos, como a través de virus de intercambio de genes o bacterias ladronas.

Una de las características clave que distingue a nuestros ojos de enfoque nítido, parecidos a una cámara, de los invertebrados es la separación de los tejidos sensibles a la luz de las células responsables de reciclar sus moléculas reactivas a la luz.

Vale la pena señalar que los invertebrados también tienen ojos asombrosos, por lo que obviamente han desarrollado diferentes soluciones para la agudeza visual. Simplemente confiamos en IRBP y ellos no, lo que significa que adquirir este gen bacteriano nos ha puesto en un camino evolutivo que hace que nuestro ojo sea lo que es. 7/

— Matt Daugherty (@Daugherty_Lab) 10 de abril de 2023

Esto se basa en mecanismos para mover moléculas, llamadas retinoides, entre diferentes células. La proteína de unión a retinoides interfotorreceptores altamente conservada (IRBP) hace el transporte y, según esta nueva investigación, surgió de un gen bacteriano que apareció repentinamente en los ojos de los vertebrados hace más de 500 millones de años.

La IRBP no solo está ausente en los invertebrados, sino que no se encuentra en ninguna otra célula compleja, desde árboles hasta amebas y levaduras. El único registro que tenemos de un gen secuencia similar a la que codifica para IRBP es de bacterias.

Al analizar más de 900 genomas, el estudiante graduado de biología molecular del Instituto Tecnológico de Massachusetts, Chinmay Kalluraya, y sus colegas pudieron identificar cómo se veía el gen en los linajes de vertebrados. Coincidió con la aparición de los ojos de los vertebrados hace más de 500 millones de años.

Parece que el antepasado de todos los animales de la columna vertebral robó el gen original de las bacterias y, durante muchas generaciones de selección natural, duplicó su código y dio forma a su función para transportar retinoides.

Aunque solo juega un papel pequeño en la visión de los vertebrados, el hecho de que nuevos componentes puedan deslizarse entre partes completamente diferentes de la biosfera presenta nuevas posibilidades para explicar muchos procesos biológicos complejos. Otro ejemplo de esto es una proteína necesaria para la formación de la placenta en los mamíferos llamada sincitina. El gen de esta proteína originado en retrovirus.

«A diferencia de la evolución de los genes existentes, o los llamados retoques, la adquisición de material genético extraño tiene el potencial de marcar la evolución eucariótica, proporcionando una novedad funcional inmediata», dijo el equipo. explicar en tu papel.

A medida que se secuencian más genomas, los investigadores sospechan que encontraremos aún más ejemplos de transferencia horizontal de genes en nuestra historia evolutiva.

“El ADN de los microbios (incluidos los virus) ha dado forma a la evolución animal de formas extrañas y sorprendentes”, dice Daugherty.

Esta investigación fue publicada en PNAS.