Este pequeño organismo marino contiene la clave sobre el origen de las neuronas

Los placozoos son unas pequeñas criaturas marinas que se pegan a las superficies. Tan insignificantes, que fueron descubiertas por el zoólogo alemán Franz Eilhard Schulze en 1883 en las paredes de un acuario marino. Durante décadas, su existencia pasó bastante desapercibida para los biólogos, hasta que en la década de 1970 se reconoció que componen uno de los cinco linajes principales de animales —junto con Ctenophora (medusas), Porifera (esponjas), Cnidaria (corales, anémonas de mar y medusas) y Bilateria (todos los otros animales)— y se estimó que aparecieron por primera vez en la Tierra hace unos 800 millones de años.

Ahora, un equipo de investigadores del Centro de Regulación Genómica de Barcelona (CRG) estudió estos organismos con detalle y descubrió que contienen algunos de los componentes básicos de la neurona, pero mucho antes de que estas unidades básicas del sistema nervioso aparecieran en la evolución. El resultado, que se publica este martes en la revista Cell, les lleva a interpretar que algunos de estos componentes básicos del sistema nervioso se formaron en los primeros animales ancestrales, aportando nuevas pistas de cómo aparecieron. 

Un “trampolín evolutivo”

“Hace tiempo que sabemos que estos organismos tienen una posición filogenética clave en la historia de los animales y es por eso que empezamos a estudiarlos”, explica el coautor del estudio, Xavier Grau-Bové, a elDiario.es. “Lo que vemos es que, aunque no tienen neuronas, a nivel molecular presentan similitudes a las neuronas de otros animales. Es decir, al menos la mitad de los elementos necesarios para una sinapsis ya están regulados en el ancestro, y la otra mitad aparecieron más tarde”.

Lo que observaron los investigadores es que, aunque no tienen tienen sistema nervioso, los placozoos coordinan su comportamiento gracias a células llamadas “peptidérgicas” porque liberan pequeños péptidos y pueden dirigir el movimiento o la alimentación del animal. Para estudiar el origen de estas células emplearon una serie de técnicas moleculares y modelos computacionales para comprender cómo evolucionaron los tipos de células placozoarias y reconstruir cómo podrían haber sido y funcionado nuestros ancestros antiguos. 

Para su sorpresa, las células que liberan péptidos compartían muchas similitudes con las neuronas, un tipo de célula que no apareció hasta muchos millones de años después en animales más avanzados como la bilateria. Los análisis entre especies revelaron que estas similitudes son exclusivas de los placozoos y no aparecen en otros animales de ramificación temprana, como las esponjas o las medusas peine (ctenóforos). 

Esto nos permite responder cuestiones tan interesantes como si se ha inventado el sistema nervioso más de una vez o se ha inventado por partes

Xavier Grau — Investigador del Centro de Regulación Genómica de Barcelona (CRG)

“Nos sorprendieron los paralelismos”, añade el primer coautor del artículo, Sebastián R. Najle. “Las células peptidérgicas placozoarias tienen muchas similitudes con las células neuronales primitivas, incluso si aún no hemos llegado a ese punto. Es como mirar un trampolín evolutivo”. “Estamos observando una parte esencial de lo que constituye una neurona en los organismos modernos y esto nos permite ver en qué punto de la evolución apareció”, asegura Grau. “Esto nos permite responder cuestiones tan interesantes como si se ha inventado el sistema nervioso más de una vez o se ha inventado por partes”.

Completando el puzzle

“Que se encuentren genes ancestrales de células actuales (neuronas o cualquier otra) no es ninguna sorpresa”, asegura el neurocientífico y divulgador Xurxo Mariño. “A mi entender lo interesante es, además de poner una fecha para esos genes ancentrales, que la batería de genes que encuentran sirve para definir un poco mejor el puzzle evolutivo de relaciones entre ctenóforos, cnidarios, placozoos y bilaterales (nosotros y muchos más)”. 

A falta de estudiar los detalles, el catedrático de Medicina Luis Puelles considera que la conclusión de este nuevo estudio es interesante y da “importantes precisiones evolutivas dentro de lo que en el campo se suponía previamente, acerca de que las neuronas individuales son de origen muy antiguo en invertebrados”. En cualquier caso, recuerda, “aunque la familia de las neuronas peptidérgicas es importante, hay otros tipos de neuronas supuestamente no peptidérgicas (aunque nunca se sabe si cualquier neurona puede secretar péptidos aún no descubiertos)”.

Salvador Martínez, catedrático e investigador del Instituto de Neurociencias UMH-CSIC, también cree que es un artículo muy bien argumentado metodológica y conceptualmente. “Puede ayudar a entender el proceso por el cual un grupo de células de organismos multicelulares, que se regula con fenómenos paracrinos es predecesor de un sistema de células conectadas neurales con propiedades selectivas de conectividad selectiva”, señala. “Un aspecto relevante para entender cómo surgieron en las células de un organismo simple las propiedades funcionales de neuronas”.

El “amanecer” de la neurona

Los autores recalcan que las células peptidérgicas están lejos de ser una verdadera neurona, ya que carecen de los componentes para el extremo receptor de un mensaje neuronal (postsináptico) o de los componentes necesarios para conducir señales eléctricas. El resultado indica que estas células se comunicaban mediante neuropéptidos, pero con el tiempo obtuvieron nuevos módulos genéticos que les permitieron crear estructuras postsinápticas, formar axones y dendritas y crear canales iónicos que generan señales eléctricas rápidas: innovaciones que fueron fundamentales para el surgimiento de las neuronas hace alrededor de cien millones de años años después de que los antepasados de los placozoos aparecieran por primera vez en la Tierra. 

En sentido metafórico, de confirmarse estos resultados, podríamos estar asistiendo a un amanecer los componentes de la neurona en los mares poco profundos de la antigua Tierra, y de manera muy remota e indirecta, a los pasos que condujeron a la aparición de nuestro cerebro (se cree que la primera neurona moderna se originó en el ancestro común de los cnidarios y bilaterales hace unos 650 millones de años). Eso sí, aún falta por conocer con detalle la historia evolutiva de los sistemas nerviosos y estudiar a fondo otros grupos animales para comparar la expresión de sus genes. “No es como si hubiéramos encontrado al tatarabuelo de las neuronas, sino más bien como haber hallado una pieza clave y suelta en estas criaturas”, precisa Grau. “La primera pieza básica del sistema nervioso y un primer paso en su evolución”.