Un informe publicado en la revista Science (Science, 298, 2157-2166, 2002) muestra que el estudio del genoma de la ascidia Ciona intestinalis ha sido realizado por el Instituto de Investigación del Genoma del Departamento de Energía y Energía de Estados Unidos. la Universidad de California, Berkeley El proyecto se completó en colaboración con más de 20 unidades de investigación en cinco países, lideradas por el Departamento de Biología Molecular y Celular, el Departamento de Zoología de la Universidad de Kyoto y el Instituto Nacional de Genética de Japón. Como séptimo animal cuyo genoma ha sido descifrado, se ha secuenciado el genoma de un pariente invertebrado de los vertebrados, la ascidia, lo que finalmente brinda a los científicos la oportunidad de utilizar métodos genómicos comparativos para comprender mejor el cerebro y el corazón humanos comparándolos con los humanos. u otros animales y el origen y evolución de los sistemas nervioso e inmunológico, etc., y profundizar en el origen y evolución de los cordados y vertebrados.
Las ascidias ocupan un lugar especial en el corazón de los biólogos porque proporcionan un vínculo evolutivo entre invertebrados y vertebrados, dijo Mike Levine, profesor de genética y desarrollo en UC Berkeley. Cuando se ve su cuerpo adulto, se podría pensar que es un animal simple. Aristóteles pensaba que era un molusco, pero cuando se ve su desarrollo embrionario, es evidente que se trata de un animal superior complejo. El biólogo ruso Alexander Kowalevsky reconoció la notocorda de la cola larvaria. . Son nuestros primos muy antiguos.
Hace más de 500 millones de años, los animales comenzaron a evolucionar rápidamente y se convirtieron en 30 a 40 filos con diferentes sistemas. Hoy en día, el reino animal vivo se puede dividir en 35 filos. Entre ellos, 34 filos que no tienen columna vertebral (o notocorda) se denominan colectivamente invertebrados y el resto son cordados. Los cordados tienen cuatro características comunes principales: la notocorda, la dorsal (cordón nervioso hueco), la hendidura faríngea y la cola postanal muscular. Los cordados se dividen en tres subfilos: uno es Cephalochordata, también conocido como Acrania, representado por anfioxo; el otro es Urochordata, también conocido como Acraniata, como las ascidias, los cuales son cordados primitivos y no tienen columna vertebral; Es un vertebrado, uno de los cráneos más familiares, que incluye especies de peces, anfibios, reptiles, aves y mamíferos.
Pero los vertebrados han tomado un camino diferente. En comparación con los cefalocordados y los urocordados, la parte frontal del sistema nervioso de los vertebrados está especializada en un cerebro complejo y los órganos asociados con el cerebro, como los ojos. los oídos, la nariz, etc., responden mejor al entorno; los órganos motores también son más sofisticados para hacer frente a los cambios en los órganos sensoriales; el cerebro está protegido por un cráneo, una notocorda que evolucionó hasta convertirse en una columna vertebral segmentada y un endoesqueleto. , estas características hacen que los vertebrados sean más adaptables al medio ambiente que otros cordados, lo que los convierte en la rama más desarrollada en términos de especies y cantidad entre los cordados.
Los registros fósiles muestran que los primeros vertebrados reconocidos son los ostracodermos del período Ordovícico, hace 475 millones de años. Vivían en el fondo del océano y llevaban exoesqueletos gruesos. No tenían aletas móviles como las aletas pectorales. aletas pélvicas en las mandíbulas superior e inferior. Los vertebrados más cercanos a los osodermos son los peces Hag y las lampreas de la clase Agnatha. Sus espinas son todavía cartílagos y son vertebrados bastante primitivos.
Al final del Período Silúrico, hace 395 millones de años, apareció en la tierra un grupo de peces con mandíbulas superior e inferior. Este fue un cambio muy significativo que hizo que los vertebrados que originalmente vivían una vida filtrante. Se convirtió en un depredador vivaz y también desarrolló aletas móviles para hacer sus movimientos más flexibles. Estos peces incluyen placodermos extintos (Placodermi), algunos peces cartilaginosos existentes (Chondrichthyes), como tiburones, rayas, etc., así como peces óseos (Osteichthyes) que dominan los océanos y aguas dulces modernos. Una rama del pez óseo se desarrolló lentamente en la tierra y evolucionó hasta convertirse en varios vertebrados terrestres en la actualidad.
En el pasado, muchos zoólogos creían que los antepasados de los vertebrados probablemente evolucionaron a partir de los urocordados. Aunque la ascidia adulta no tiene una notocorda obvia, las larvas tienen una notocorda distinta en la cola. Algunas personas creen que a principios del período Cámbrico, las larvas de urocordados experimentaron una pedogénesis y sus órganos reproductivos maduraron antes de la metamorfosis. Después de la selección natural, las larvas de urocordados desarrollaron músculos segmentados y huesos fuertes para sostener el cuerpo, y debido a que la formación de la cabeza era bastante ventajosa para adaptarse al medio, evolucionaron los vertebrados con cabeza y endoesqueletos.
Eddy Rubin, director del Instituto de Investigación del Genoma del Departamento de Energía de Estados Unidos, cree que aunque tienen un aspecto muy diferente a nosotros, todavía tienen muchas características iguales a los vertebrados. Al comparar genomas, podemos comprender la relación entre sí a nivel molecular y estudiar cómo estos sistemas y genes similares evolucionaron a partir del mismo ancestro hace más de 500 millones de años.
Las ascidias, que son urocordados, se distribuyen en mares poco profundos de todo el mundo. Las ascidias con forma de barril se adhieren a las rocas, los embarcaderos, los barcos y el fondo marino y se alimentan de plancton mediante filtros alimentadores en forma de cesta. Un día después de la fertilización, los huevos de ascidia se convierten en pequeñas larvas con sólo 2.500 células. Pronto encuentran un lugar donde establecerse y metamorfosearse en adultos.
El genoma de las ascidias consta de 1,6 millones de bases, lo que supone aproximadamente una vigésima parte del genoma de los humanos y sólo la mitad del genoma del pez globo, el genoma de los vertebrados más pequeño. Entre ellos, hay alrededor de 16.000 genes compuestos de 100 a 170.000 bases, el 80% de los cuales también se pueden encontrar en humanos y otros vertebrados. Sin embargo, su número de genes es sólo la mitad que el de los humanos. Daniel Rokhsar, director de genómica computacional del Instituto del Genoma del Departamento de Energía de EE. UU., dijo que la razón por la que el genoma de las ascidias es tan delgado es que, si bien la mayoría de los vertebrados tienen varias copias del gen, las ascidias sólo tienen una copia, y las copias de seguridad adicionales pueden mutar o desaparecer o evolucionar para asumir otras funciones. Del genoma de las ascidias podemos ver nuevos desarrollos en el árbol genealógico humano. Por ejemplo, algunos genes específicos del sistema inmunológico y del sistema nervioso no se encuentran en las ascidias. Esto es obviamente un nuevo equipamiento de los vertebrados. La complejidad en los vertebrados también puede surgir de un gran número de duplicaciones de genes.
Las ascidias carecen de muchos de los importantes genes Hox que determinan la estructura corporal de los vertebrados. Algunos genes Hox permanecen solos, mientras que otros desaparecen. Sin embargo, las ascidias también tienen genes sensibles a la luz similares a los que se encuentran en los vertebrados, y otros genes que forman el corazón y la glándula tiroides. Pero las ascidias utilizan hemocianina, en lugar de glóbulos rojos, para transportar oxígeno y carecen de genes para producir colesterol e histamina. En cierto modo, las ascidias son más similares a las bacterias, los hongos y las plantas que a los vertebrados: los genes que producen la membrana fibrosa que sostiene la paja para alimentarse son similares a los genes que producen la celulosa, que se encuentra en otros animales. No se puede encontrar. Puede ser una transferencia horizontal de genes de plantas.
Levine cree que los resultados del análisis del genoma de las ascidias son completamente consistentes con el libro de Darwin de 1871 "The Descent of Man" (El Descenso del Hombre). Darwin defendía que los vertebrados y las ascidias son idénticos. una rama evolucionó hasta convertirse en ascidias y la otra rama floreció hasta convertirse en vertebrados.