L’evolució animal ha estat marcada per grans transicions com l’aparició de la multicel·lularitat, l’origen de la simetria bilateral i la colonització del medi terrestre, així com per l’explosió del Càmbric fa uns 540 milions d’anys, quan es van establir gairebé tots els plans corporals i van aparèixer els primers representants clars de la majoria dels fílums animals actuals. Tot i els avenços en la seqüenciació genòmica, el mostreig limitat de l’arbre de la vida animal ha dificultat comprendre les relacions entre fílums i com les innovacions moleculars generen diversitat morfològica. En aquest context, Piovani i col·laboradors (Nature) han utilitzat diverses tècniques de seqüenciació per revelar els canvis genòmics que van donar lloc a l’origen d’un dels fílums més enigmàtics: els cucs fletxa, petits animals marins depredadors, de cos allargat i transparent, que cacen plancton amb unes espines característiques al voltant de la boca. Els cucs fletxa són importants perquè tenen un paper clau en les xarxes tròfiques marines, regulant poblacions de plàncton i servint alhora d’aliment per a peixos i altres organismes.
L’article analitza l’origen genòmic del pla corporal únic dels quetògnats (cucs fletxa), un fílum marí enigmàtic. Mitjançant seqüenciació a escala de cromosoma, perfilat regulador i atlas unicel·lular, es mostra que la seva singularitat prové d’una combinació d’evolució genòmica accelerada, pèrdua massiva de gens ancestrals, duplicacions en tàndem i gens nous específics del fílum, que han donat lloc a nous tipus cel·lulars sensorials i estructurals adaptats a la vida planctònica. També s’observa una reorganització cromosòmica extensa, metilació de l’ADN orientada a transposons, i un ús ampli del trans-splicing, que conjuntament han contribuït al desenvolupament del seu pla corporal distintiu i estable des del Cambrià.
Punts clau
- Genòmica: pèrdua de més de 2.500 famílies gèniques ancestrals, absència de proteïnes clau del centròmer (CenH3) i fusions cromosòmiques múltiples.
- Innovació gènica: més de 2.200 famílies gèniques específiques de quetògnats i duplicacions en tàndem massives (incloent gens Hox).
- Tipus cel·lulars: combinació de tipus ancestrals (neurones, músculs, cèl·lules ciliades) amb tipus únics del fílum (papil·les sensorials, espines de presa, epidermis complexa).
- Regulació: pèrdua de metilació en cossos gènics i redirecció cap a elements transposables; ús extens de trans-splicing i operons.
- Evolució: la innovació cel·lular i genòmica explica la persistència i singularitat del pla corporal des de fa més de 500 milions d’anys.
Referència
Piovani, L., Gavriouchkina, D., Parey, E., Sarre, L. A., Peijnenburg, K. T. C. A., Martín-Durán, J. M., Rokhsar, D. S., Satoh, N., de Mendoza, A., Goto, T., & Marlétaz, F. (2025). The genomic origin of the unique chaetognath body plan. Nature. https://doi.org/10.1038/s41586-025-09403-2
Resum: El cos enigmàtic dels cucs fletxa (quetògnats)
Resum breu (què cal retenir)
Els quetògnats — coneguts com a cucs fletxa — són petits animals marins depredadors amb un aspecte i un conjunt de característiques que han confós els científics sobre la seva ubicació en l’arbre evolutiu. Un article recent (News & Views) presenta dades genòmiques i d’anàlisi cel·lular d’una espècie, Paraspadella gotoi, i revela processos evolutius notables: una elevada taxa de genogènesi de novo (nous gens sorgits de regions no codificants), duplicacions gens, i rearranjaments cromosòmics.
Aquests canvis genòmics s’associen a trets morfològics i funcionals propis dels chahs — com espines de captura reforçades per xines i cèl·lules ciliades especialitzades per detectar vibracions, que afavoreixen l’estratègia depredadora d’aquests animals.
Font del resum: adaptat de l’article de Lewin & Luo (Nature, 2025).
Punts claus explicats pas a pas
1. On es troben els quetògnats en l’arbre de la vida?
Actualment se’ls situa entre els protostomis, dins d’un grup anomenat Gnathifera, proper als lophotrocozous.
2. Quina informació aporta el genoma?
El genoma de P. gotoi manté l’estructura de grups d’enllaç ancestrals però mostra fusions i esdeveniments de reorganització.
3. Genogènesi de novo i duplicacions
Moltíssims gens nous i nombroses duplicacions (incloent-hi gens Hox) indiquen una intensa innovació genòmica en aquesta branca.
4. Relació gen–teixit
Gens nous s’expressen en cèl·lules ciliades i en cèl·lules que formen espines i teixits rics en xina: vincles directes amb la funció.
5. Centromeres i estabilitat
El genoma sembla mancar molts gens típicament implicats en la formació de centromeres; això suggereix mecanismes alternatius.
6. Limitacions
La conclusió es basa en una sola espècie — cal comparar més genomes de quetògnats per confirmar si els trets són generals.
Activitats didàctiques (30–60 min)
- Mapatge de termes: Demana als alumnes que relacionin termes (genogènesi de novo, duplicació gènica, Hox, centromere) amb exemples i funcions en 10–15 min.
- Discussió guiada: En petits grups, debatiu com la duplicació gènica pot crear noves funcions i com això s’aplica als espines i cèl·lules ciliades dels quetògnats.
- Mini-investigació: Cerca (o llegeix un petit fragment) d’una espècie fòssil (ex. Burgess Shale) i compareu l’estabilitat morfològica amb la variabilitat genòmica descrita.
- Activitat d’expressió gènica (simulada): Dissenya un esquema on un gen duplicat es divergeix en expressió: explica on podria néixer un nou òrgan o estructura.
Glossari (paraules claus)
- Genogènesi de novo
- Formació de nous gens a partir d’ADN previament no codificant.
- Duplicació gènica
- Procés on un fragment de DNA és replicat i es crea una còpia addicional del gen.
- Hox
- Família de gens que regulen l’organització del cos (eix cap–cua).
- Centromere
- Zona del cromosoma essential per separar cromosomes durant la divisió cel·lular.
- Taxon-restricted genes (gens restringits a un taxó)
- Gens que es troben només en un grup concret d’organismes i sovint confereixen característiques pròpies d’aquell grup.
Empalmament trans o trans-splicing: procés pel qual exons procedents de diferents molècules d’ARN precursor (pre-ARNm) s’uneixen per formar un sol ARNm madur.
CenH3 és una variant especialitzada de l’histona H3 que es localitza als centròmeres i és essencial per al correcte reconeixement i segregació dels cromosomes durant la divisió cel·lular.
Referència
Si vols citar també l’estudi original que comenten (Piovani et al.), la seva DOI és indicada a l’article comentat.
Deixa un comentari