Una nueva investigación del Instituto Médico Howard Hughes transforma la visión actual de que la metamorfosis en las moscas de la fruta, por la cual las larvas cambian a adultos, consta de dos etapas separadas.
El estudio, que se publicará en la revista eLife , muestra que mientras larva y adulto Drosophila las moscas de la fruta tienen sistemas nerviosos sorprendentemente diferentes para apoyar sus diferentes estructuras y necesidades corporales, sus sistemas están formados por neuronas con estructuras y firmas moleculares similares. Esto sugiere que Drosophila las células madre neurales cambiaron mínimamente durante la evolución de la mosca de sus ancestros, que no sufrieron metamorfosis.
Los sistemas nerviosos de las moscas de la fruta adultas y larvales se desarrollan a partir del mismo conjunto de células madre conocidas como neuroblastos. Estos neuroblastos experimentan dos fases separadas de proliferación donde generan múltiples neuronas. La primera fase ocurre en el embrión para crear neuronas del sistema nervioso larval, y el segundo ocurre en la larva para crear neuronas del sistema nervioso adulto.
Estas fases están separadas por un breve período en el que no se produce proliferación. La similitud entre las neuronas adultas y larvarias se debe al estado interno de los neuroblastos que permanece similar antes y después del período de inactividad.
"El patrón de dos fases parece cambiar la idea de metamorfosis como dos etapas separadas", dice el primer autor Haluk Lacin.
"Evolucionó a partir de un esquema más simple, como el que se ve en los saltamontes, mediante el cual todas las neuronas se generaron durante una fase embrionaria prolongada".
El equipo utilizó un método de rastreo de linaje para establecer un vínculo entre las neuronas en los cordones nerviosos adultos y larvales, que son equivalentes a la médula espinal humana.
El método consistió en examinar visualmente las bases de datos disponibles públicamente para identificar más de 100 líneas de la proteína GAL4, que tiene una expresión restringida a uno o algunos neuroblastos embrionarios. Para resaltar qué linajes de neuroblastos están marcados por estas líneas GAL4, generaron clones de linaje aleatoriospara cada uno y comparó su estructura y expresión molecular con linajes neuronales embrionarios previamente publicados.
"Nuestros hallazgos mostraron que las neuronas que surgen de las dos fases distintas de la proliferación de neuroblastos expresan marcadores moleculares similares y extienden fibras nerviosas similares, aunque funcionan en dos sistemas nerviosos muy diferentes", explica Lacin.
"Los neuroblastos en los insectos no metamorfosis se multiplican continuamente. Por lo tanto, creemos que, durante la evolución de la metamorfosis, se insertó una ruptura en la proliferación continua de neuroblastos en los insectos no metamorfoseantes, sin un impacto significativo en los tipos neuronales generados".
Durante el estudio, los investigadores también descubrieron tres neuroblastos que parecen ser únicos en los segmentos medios o torácicos de Drosophila . La presencia de estos neuroblastos depende de los genes que controlan la información posicional durante el desarrollo de los planes del cuerpo animal.
"Dos de estos neuroblastos generan neuronas motoras de las patas. Dado que las moscas tienen patas solo en segmentos torácicos, la presencia de neuroblastos en estos segmentos indica la coordinación de la neurogénesis con el desarrollo del plan corporal a nivel de células madre", dice James Truman, coautor del estudio.
"El tercer neuroblasto es novedoso y parece haber surgido recientemente durante la evolución de los insectos. Basado en la anatomía y los marcadores moleculares, proponemos que surgió por la duplicación de una célula madre vecina, lo que puede haber permitido un control neuronal más fino sobre los comportamientos relacionados con las piernas, como caminar y arreglarse "
El cordón nervioso en Drosophila se ha utilizado como un sistema modelo durante más de 30 años para comprender cómo los neuroblastos generan un tejido altamente complejo pero organizado. Lacin y Truman creen que las ideas de su estudio ahora permitirán investigar cómo los eventos moleculares, que ocurren de embrionarios aetapas adultas, controlan la formación y función del sistema nervioso en las moscas de la fruta, con posible traducción a los humanos.
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Materiales proporcionados por eLife . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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