De l'origen dels pèls ¡Eso pareces tú! ¡Un reptil peludo!

En el darrer número del PNAS ha aparegut aquest article relacionat amb l'"origen" dels pèls dels mamífers.

Els mamífers són, actualment, els únics animals amb pèl. Els pèls representen una escel·lent eina adaptativa (tot i que la gent ara lluite per treure-se'ls). La "pelambrera" actua com a aïllant tèrmic, dificultant o ralentitzant l'intercanvi de calor amb el medi. Ens manté escalfats quan fa fred.

D'on vé aquest pèl? Si tots els mamífers en tenen, l'avantpasst comú d'aquests també hauria de tenir-lo... i aquest avantpassat va ser un rèptil. Fa uns 275 milions d'anys es va diferenciar un grup de rèptils, anomenats Teràpsids. Aquests es van adaptar a molts ambients diferents en el que es coneix com a radiació evolutiva. Moltes espècies de teràpsids van començar a crèixer i multiplicar-se, constituint-se en l'ordre predominant durant uns quants milions d'anys, fins a finals del pèrmic, ara fa 250 milions d'anys.

En aquest moment va tenir lloc la gran extinció del pèrmico-triàssic. Tot i que no és la més famosa (no la confongueu pas amb la dels dinosaures), aquesta és, sens dubte, la major extinció que ha sofert la vida del planeta Terra. Més del 90% de les espècies marines i un 70% de les terrestres van ser esborrades del mapa. Va començar un nou ordre en el que van ser uns nou rèptils els que s'adaptarien a la immensa majoria de nínxols ecològics. Parlem dels dinosaures.

Els teràpsids no es van extingir del tot, tot i que ja no tornarien a tenir el pes en quant a nombre d'espècies i a l'extensió que havien arribat a tenir. Relegats a uns nínxols concrets van anar succeint-se les adaptacions, i, per tant, les espècies, gèneres, famílies i ordres. D'entre els teràpsids supervivents cal destacar l'ordre dels Eutheriodonta, en el que trobem el subordre dels Cynodontia. Els cinodonts són els avantpassats directes dels mamífers i es sospita que ja eren peluts i de sang calenta. Així que el pèl va sorgir en algun moment de la història evolutiva dels teràpsids, abans (poc o molt) del s cinodonts.

Actualment no resta cap supervivent dels rèptils cinodonts (exceptuant-nos a nosaltres, els mamífers, és clar). Com podem mirar, aleshores, d'on vénen els pèls? Doncs mirant el DNA. El DNA de cada espècie és com una llengua de les que es parla actualment. L'etimologia compara com són les paraules, com es conjuguen els verbs, com es construeixen les frases, i va "reculant" enrera veient que algunes llengües actuals comparteixen una llengua comú més recent que d'altres. El català i l'italià comparteixen el llatí; aquests comparteixen amb l'anglès l'arrel indo-europea; etc (referent a aquest tema, us recomano el llibre Unfolding the Language, de Guy Deutscher, un excel·lent llibre del que, segur, us parlaré quan me l'acabi).

Amb el DNA es pot fer el mateix: comparar com sonen les paraules (comparant lletra a lletra les seqüències dels gens), com es "conjuguen" aquests gens (comparant la seva estructura d'introns i exons), com es construeixen les frases (comparant les seqüències reguladores, promotors o els conjunts d'aquests gens), per tal d'extrapolar la història evolutiva de les espècies que "parlen" cada DNA.

I això és el que han fet els investigadors austríac-italians, encapçalats per Erwin Tschachler (el darrer signant, el primer és Leopold Eckhart, algun dia haurem d'explicar com funcionen els articles científics), comparar les seqüències de diferents espècies vives per veure quines similituds i diferències presenten a nivell dels "pèls".

Els pèls estan majoritàriament formats per les proteïnes alfa-queratina. Al ser proteïnes, estan codificades per gens, paraules, frases comparables del DNA. Però per poder compara questes frases en diferents organismes, la primera cosa que hem de saber és si aquests tenen gens similars. Queda clar que tot els mamífers tenim aquests gens... com no podem fer anàlisis genètiques a teràpsids extingits, haurem d'estirar el cabdell filogenètic a la cerca dels nostres "cosins" evolutius més propers.


Els teràpsids, els nostres retataraterapsidavis, es troben dins la classe dels Synapsida. Aquesta classe té una classe "germana" que és la dels Sauropsida. Dins aquesta classe hi trobem a tots els rèptils vius actuals... i a les aus (recordeu que les aus provenen evolutivament d'una part dels dinosaures). Els autors, per tant, comencen la seva particular cerca de gens en els genomes d'un rèptil (l'anolis verd, Anolis carolinensis) i del pollastre (Gallus gallus). ¿Per què aquests dos precisament? Perquè són dos dels organismes que tenen seqüenciat tot el seu genoma. (disponibles per a tot el món a la pàgina del PubMed, aquí). De fet, gràcies a que aquests genomes (junt amb els de molts altres organismes) són de domini públic, la primera part de l'article (cercar els gens de les alfa-queratines i comparar-les) les podria haver fet qualsevol de nosaltres. Però, és clar, primer se'ns hauria d'haver acudit...

Les seves cerces els van portr a trobar-se sis gens codificants per a alfa-queratines a l'anolis, i tn sols una en el pollastre. Aquests gens, a més a més, es troben emparentats amb els gens de les alfa-queratines dels mamífers. Si tant els Synapsida (mamífers), com els Sauripsida (rèptils actuals i aus) presenten aquests gens als seus DNA, significa que estos genes ja es trobaven en un avantpassat comú. En quin? Si estirem un pèl més del fil evolutiu la següent classe "germana" seria la dels amibis... I, segons els autors, aquests no tenen gens de l'alfa-queratina. El següent pas enrera, els peixos, tampoc no la tenen.

Totes aquestes dades dibuixen un nou escenari per a l'aparició dels gens que formen els nostres pèls. Els gens de l'alfa-queratina no són exclusius dels mamífers. Van aparèixer en algun moment molt primerenc de la història evolutiva dels rèptils, i estaria present en tots els teràpsids. En el camí evolutiu cap a les aus, es van anar perdent alguns d'aquests gens.

A partir d'aquí l'article es complementa amb un estudi de l'expressió d'aquests gens en diferents teixits (on i quan s'expressen), mitjançant estudis d'RT-PCR i immunolocalització. D'acrod, per fer això sí es necessita un laboratori, però per a la primera part de l'article, n'hi ha prou amb un ordinador. Tinc la sensació que molts cops es demanen aquests darrers resulats de "laboratori" per tal d'evitar que qualsevol pugui publicar, perquè és aquesta la conclusió que ens ha de quedar d'aquest article: per un pèl no hem publicat qualsevol de nosaltres un article similar... tan sols ens cal trobar un gen interessant i realitzar una cerca d'aquest en altres organismes mitjançant les eines gratuïtes del PubMed.

La meva imaginació comença a volar i veig un futur en el que hi haurà una "revista" especialitzada en les cerques i comparacions de gens en la que tot el món podrà publicar... potser més que una revista seria un blog obert (com el cedazo), amb un tutorial de com realitzar les cerques i comparatives. Hi ha tants gens i genomes... Yes we can!

Qui proposa la primera cerca de l'era democratagenòmica?

Per a més informació sobre la història evolutiva dels mamífers us recomano aquest article de Murphy, WJ, et al. Genome Res. 2007. 17: 413-421

Images:
1. Theriognathus by DiBgd. Wikimedia commons.
2. Styracocephalus, by Karkemish. Wikimedia commons
3. Thrinaxodon fossil, by Esv. Wikimedia commons
4. The story of the word mother, by Hendrik Willem van Loon. Wikimedia commons
5. Cutrearbrefilogenètic. Producció pròpia.