Secuencian el genoma de un 'fósil viviente' clave para crear modelos de enfermedades humanas

El trabajo, publicado en la revista científica 'Nature Genetics', revela cómo el genoma de este pez puede ser clave para entender transiciones evolutivas importantes (por ejemplo, el paso del agua a la tierra en los vertebrados) y, desde un punto de vista aplicado a la medicina traslacional, conectar mejor el genoma humano con destacados modelos animales, como el pez cebra, a la hora de estudiar enfermedades humanas.

"Esta familia de peces ya fue citada en 1859 por el naturalista Charles Darwin, en su libro El Origen de las especies, como ejemplo para describir el término de fósil viviente. Una de las características singulares de este pez es la capacidad de respirar fuera del agua de forma facultativa utilizando la vejiga natatoria como un pulmón, especialmente si la temperatura del agua es alta y la concentración de oxígeno es baja", ha explicado Cañestro.

En este sentido, prosigue, la secuenciación de su genoma ha permitido demostrar que el 'catán pinto' tiene una tasa de cambio genético extraordinariamente baja, de forma que el carácter ancestral que le atribuyó Darwin a partir de observaciones morfológicas se extiende también al nivel molecular.

De hecho, la condición de 'fósil viviente' del 'catán pinto' y su posición filogenética clave, basal dentro de los peces actinopterigios y grupo hermano de los teleósteos, son los motivos que han impulsado al consorcio internacional a secuenciar su genoma. "El 'catán pinto' representa para los teleósteos lo que representa el celacanto para los tetrápodos", han apostillado los líderes del consorcio, Ingo Braasch y John H. Postlethwait.

Durante la evolución temprana de los teleósteos, se produjo una duplicación genómica (TGD, teleósteos genome duplication) que aumentó extraordinariamente el número de genes y favoreció la explosión radiactiva que ha originado uno de los grupos vertebrados con más especies. El hecho de que la familia del 'catán pinto' diverja previamente a la TGD ofrece una oportunidad "única" para inferir cómo era el genoma ancestral de los peces y estudiar el impacto de las duplicaciones genómicas en las radiaciones de las especies.

COMPARACIÓN ENTRE EL GENOMA DEL 'CATÁN PINTO' Y EL HUMANO

Por otra parte, el grupo investigador de la Universidad de Barcelona ha realizado análisis filogenéticos y de sintenia comparada (conservación del orden génico) entre el genoma del 'catán pinto' y el genoma humano, en especial de regiones donde se localizan los genes de la familia Aldh1a, que codifican para enzimas que regulan la síntesis del ácido retinoico, un morfógeno derivado de la vitamina A fundamental para el desarrollo embrionario, del sistema nervioso, de la retina y de las extremidades.

Estos análisis han demostrado la presencia de algunos de estos genes en el 'catán pinto', y han revelado que su origen es ancestral en los vertebrados, y que la ausencia de algunos de estos genes en peces teleósteos se ha debido a pérdidas génicas en estos animales en lugar de innovaciones en los tetrápodos.

Asimismo, el genoma del 'catán pinto' no solo facilita la conexión correcta entre los genes humanos y los de modelos como el pez cebra, sino que también permite descubrir regiones reguladoras conservadas (CNE) en los genes humanos que hasta ahora permanecían crípticas.

La distancia genética entre peces teleósteos y humanos es en muchos casos demasiado lejana como para identificar CNE cuando se comparan las regiones reguladoras. La distancia genética del 'catán pinto' ha demostrado ser ideal para funcionar como puente entre el genoma humano y el de otros modelos teleósteos como el pez cebra.

Así pues, el genoma del 'catán pinto' ha ayudado a identificar en torno a 6.500 CNE humanos previamente desconocidos, de los cuales, unos 1000 están relacionados con enfermedades u otras alteraciones fenotípicas en estudios de asociación a gran escala en el genoma humano.

"La futura aplicación de técnicas de transgénesis y de edición génica como el CRISPR en el 'catán pinto', y el uso del su genoma como puente entre el hombre y otros peces auguran un futuro prometedor para el 'catán pinto' como herramienta clave a la hora de establecer nuevos modelos animales de enfermedades humanas y de otras aplicaciones de medicina traslacional, así como para descubrir muchos de los aspectos clave de la evolución de los vertebrados", ha zanjado el profesor de la Universidad de Washington (Estados Unidos), David Parichy.