El ajolote mexicano y su impresionante genoma llegan a Nature

Un equipo de investigadores dirigido por científicos de Viena, Dresde y Heidelberg ha descifrado toda la información genética del ajolote, la emblemática salamandra mexicana. Se trata del genoma más grande que se haya secuenciado y será una poderosa herramienta para estudiar las bases moleculares del crecimiento de las extremidades y otras formas de regeneración.

Las salamandras han servido durante mucho tiempo como valiosos modelos biológicos para el desarrollo, la regeneración y los estudios evolutivos. En particular, el ajolote mexicano (Ambystoma mexicanum) ha recibido especial atención debido a su asombrosa capacidad para regenerar partes del cuerpo, ya que si esta extraordinaria especie pierde una extremidad, volverá a crecer un sustituto perfecto en cuestión de semanas, con huesos, músculos y nervios en los lugares correctos. Aún más fascinante, el ajolote puede reparar la médula espinal y el tejido de la retina seccionados. Estas cualidades y la relativa facilidad en la crianza lo han convertido en uno de los modelos biológicos favoritos de los laboratorios especializados por más de 150 años.

Estudiando la evolución de la regeneración

Una de las mayores colonias de ajolotes es mantenida por el equipo de Elly Tanaka, ahora en el Instituto de Investigación de Patología Molecular (IMP) en Viena. El equipo está estudiando la biología celular y molecular de la regeneración de extremidades, de la espina dorsal y de cómo evolucionaron estos mecanismos. Con los años, el equipo ha desarrollado un extenso conjunto de herramientas moleculares para el ajolote, que incluye la la exploración del transcriptoma (una colección de todas las lecturas de genes presentes en una célula) que revelan secuencias codificantes de proteínas en el genoma del animal. Usando estas herramientas, Elly Tanaka y sus colegas pudieron identificar las células que inician la regeneración y describir las vías moleculares que controlan el proceso.

Para comprender completamente la regeneración y descubrir por qué es tan limitada en la mayoría de las especies, los científicos deben tener acceso a los datos del genoma para estudiar la regulación y la evolución de los genes. Hasta ahora, había sido imposible analizar de forma completa el genoma el ajolote debido a su tamaño: con 32 mil millones de pares de bases, es más de diez veces más grande que el genoma humano. El proceso de ensamblaje de secuencias utilizando las herramientas existentes se había fracasado por la enorme cantidad de grandes secuencias repetitivas en este genoma.

El desafío de secuenciar el genoma más grande

Un equipo internacional de investigadores dirigido por Elly Tanaka, Michael Hiller, Gene Myers y Siegfried Schloissnig, han secuenciado, ensamblado, anotado y analizado el genoma completo del ajolote, el genoma más grande que se haya decodificado. Usando la plataforma PacBio, una tecnología de secuenciación que produce lecturas largas para abarcar grandes regiones repetitivas, se secuenciaron un total de 72 435 954 lecturas en el DRESDEN Concept Genome Center. Para ensamblar el genoma de estos millones de piezas, se utilizaron sistemas de software específicos que fueron codesarrollados por Gene Myers y Siegfried Schloissnig. Las poderosas máquinas de secuenciación que hicieron posible todo este proyecto fueron financiadas por la Fundación Klaus Tschira y la Sociedad Max Planck.

El análisis del genoma ensamblado descubrió varias características que parecen apuntar a la singularidad del ajolote: los investigadores encontraron que varios genes que solo existen en el extraordinario animal y otras especies de anfibios se expresan en el tejido de las extremidades en regeneración. Pero quizá lo más sorprendente, es que un gen esencial para el desarrollo, llamado PAX3, está completamente ausente del genoma y ​​sus funciones han sido asumidas por otro gen denominado PAX7. Ambos genes desempeñan un papel clave en el desarrollo muscular y neuronal.

“Ahora tenemos un mapa en nuestras manos para investigar cómo pueden volver a crecer algunas estructuras tan complejas como las piernas”, dice Sergej Nowoshilow, primer autor del estudio y becario postdoctoral en el “Research Institute of Molecular Pathologyen” de Viena. “Este es un punto de inflexión para la comunidad de científicos que trabajan con el ajolote, un verdadero hito en una aventura de investigación que comenzó hace más de 150 años”.

La secuencia del genoma que ahora está disponible públicamente es un poderoso recurso para que los investigadores de todo el mundo estudien la regeneración de tejidos.

Con información de Phys.org | Seleccion, traducción y edición del Colectivo Alterius.