La explosió càmbrica

De Wikipedia

Havíem quedat, arran de la cita de Richard Dawkins a l'apunt l'origen de les espècies, que ens calia saber alguna cosa sobre segmentació i gens Hox per entendre el gran salt en la evolució de les espècies.

Urbilateri.
Un dels invents crucials de la evolució va ser la simetria bilateral. Els animals que tenen aquesta característica s'anomenen bilateris, i la seva aparició a la Terra (de fet, al mar) va donar lloc a la famosa explosió càmbrica. Al marge dels bilateris quedarien els animals sense cap classe de simetria (com les esponges) i els de simetria radial (com les hidres o les meduses). No hi ha rastre de l'hipotètic (però molt probable) avantpassat comú de tots els bilateris, però això no ha impedit als biòlegs donar-li un nom, Urbilateri, i definir-ne els trets característics a partir dels de els seus descendents: embrió de tres capes (triblàstic), pla de simetria esquerra/dreta, eixos anterior-posterior i ventral-dorsal, tub intestinal, sistema nerviós central, ulls (o fotoreceptors) i cos segmentat. Això, fa 550 milions d'anys, va ser com passar del carro de cavalls al motor de combustió interna. D'aquí que la expressió "explosió càmbrica" no sigui en absolut exagerada; en uns 10 milions d'anys (un =0,3% de la història de la vida a la Terra) va sorgir la gran majoria dels grans grups (phyla) de animals vius en l'actualitat.

Del llibre de Sampedro

 

La majoria dels grups no vol dir, òbviament, la majoria de les espècies. Per exemple, el gènere Homo va aparèixer fa tan sols 2,3 milions d'anys (i l'especie Homo sapiens amb prou feines 200.000), però el fílum dels cordats, al qual pertanyem, hauria aparegut fa uns 530 milions d'anys. El cladograma de la dreta, elaborat per Conway Morris a partir de la síntesi entre evidències paleontològiques i comparacions de DNA, en dona una idea.

Segmentació.
Una característica comuna a tots aquests animals és que estan fets a base de repetir i/o modificar estructures, la unitat bàsica de les quals és el segment. Per exemple, cada una de les nostres vèrtebres, amb els nervis i les costelles corresponents, o cada un dels anells dels cucs, és un segment. Els segments no son sempre tan evidents, però no per això deixen de estar presents en la construcció de les demés parts del cos; el propi cervell o el cerebel, per exemple, estan també segmentats. Doncs bé, tal com ens deia Dawkins, a base de copiar, multiplicar (metamerització), fondre (tagmosi), modificar o eliminar segments, és va produir la diversificació d'on partirien els grans grups i, pel mateix procediment, tota la especiació subsegüent. Els segments ens proporcionen una espècie de arquitectura o Lego, però ¿qui diu on comença i acaba cada peça?

De aquí

Gens Hox.
Els gens Hox son un grup de gens reguladors que controlen el ritme temporal i espacial del desenvolupament embrionari. Tots els gens tenen una part codificadora, que és la que és tradueix a proteïna, i una reguladora. La part reguladora interactua amb proteïnes que li diuen, a la seva vegada, quan s'ha de activar o reprimir. És a dir, es munten unes cascades de comandament jeràrquiques, de manera que l'efecte final dels gens —el fenotip— pot dependre d'una xarxa molt complexe de gens. Doncs bé, els gens Hox son, en el cas de la construcció de les estructures, els que estan al cap d'amunt de la cascada. I aquí ve la cosa més extraordinària i sorprenent: el conjunt de gens Hox son homòlegs, i en mols casos idèntics, en animals tant diferents com les mosques, els humans o els ratolins. Un exemple paradigmàtic podria ser el del gen Pax6, responsable de la construcció de l'ull. La mutació o absència de aquest gen és causa de ceguesa en qualsevol de les espècies esmentades, però un gen sa de mosca, genera un ull funcional en un ratolí, i viceversa. I la segona cosa sorprenent: amb els gens intercanviats, la mosca continua tenint ulls de mosca i el ratolí de ratolí. (No com a la pel·lícula "The fly"). En un apunt del Centpeus podem veure com va anar la història del descobriment d'aquests gens.

La pregunta inevitable que ve a continuació és: Si els gens Hox son els mateixos, ¿què fa que les espècies siguin diferents les unes de les altres? En primer lloc cal dir que els gens Hox tenen un origen comú però s'han anat diversificant en nombre i funcions, com les pròpies espècies (de fet tot plegat és com una gran família russa). Un remot avantpassat va inventar un gen Hox que en una mutació es va duplicar, la Hidra ja en tenia tres, i Urbilateria entre 7 i 9. Aquests es van expandir a una "fila" de 13 i la fila es va multiplicar dues vegades, resultant en les 4 files A, B, C i D que tenen els vertebrats. En cada mutació alguns gens adquirien noves funcions, altres les conservaven i altres les perdien. En segon lloc hem de concloure que, si bé els gens Hox organitzen la estructura de l'animal, son mols altres gens, que estan corrent avall de la cascada (downstream gens) els que construeixen els òrgans en cada cas: ulls de mosca o ulls de ratolí.

Referències:

"Decostruyendo a Darwin". Javier Sampedro, Drakontos-2002.
"Hox genes and animal body plans". © 2009 Christ's College, Cambridge.
"Hox Genesis". Bloc de AZ Myers.
"Biología evolutiva del desarrollo". Wikipedia.
"Hox Gene". Wikipedia.
I un cop a Wikipedia, aneu picant enllaços fins que us canseu.