Evo-Devo:
avances en la embriología molecular y la evolución
Resumen
En esta revisión examinaremos estudios sobre biología molecular que revolucionaron los conceptos actuales sobre la evolución animal, generando una nueva disciplina llamada Evo-Devo en inglés, o evolución y desarrollo molecular en castellano. Primero, discutiremos el descubrimiento de los 39 genes Hox, que determinan la identidad del eje anteroposterior (A-P) del cuerpo en los vertebrados e invertebrados. Segundo, examinamos como un gradiente morfogenético determina el eje dorsoventral (D-V) y la diferenciación de tejidos típica de todos los vertebrados. Este gradiente se forma durante la gastrulación a través de la secreción de Chordin, una proteína que se une a y antagoniza Bone Morphogenetic Proteins (BMPs), generando un flujo facilitado por la degradación de Chordin por la proteinasa Tolloid que libera BMPs en su forma activa en el lado ventral. Examinaremos como la actividad de estas redes genéticas que regulan la comunicación celular en el embrión son responsables de múltiples patologías como malformaciones congénitas y cáncer. Confirmando el aforismo de que la oncogénesis recapitula la ontogénesis, HoxA9 impulsa la leucemia mieloide aguda; β-Catenina promueve el cáncer colorrectal; Nodal causa la formación de células madre intratumorales; Chordin está amplificada en tumores broncopulmonares; y Goosecoid causa transformación epitelio mesenquimatosa por tanto metástasis. Finalmente, discutiremos como estos descubrimientos modificaron los conceptos actuales sobre la evolución darwiniana por selección natural. No todas las morfologías animales imaginables fueron posibles, porque debieron ser compatibles con la utilización de las redes genéticas universales del desarrollo embrionario heredadas de Urbilateria, el antecesor común de todos los animales bilaterales.
Descargas
Citas
Appel TA. The Cuvier-Geoffroy debate: French biology in the decades before Darwin. Oxford University Press; 1987.
De Robertis EM, Sasai Y. A common plan for dorsoventral patterning in Bilateria. Nature. 1996 Mar 7;380(6569):37-40.
Lewis EB. A gene complex controlling segmentation in Drosophila. Nature. 1978 Dec 7;276(5688):565-70.
McGinnis W, Levine MS, Hafen E, Kuroiwa A, Gehring WJ. A conserved DNA sequence in homoeotic genes of the Drosophila Antennapedia and bithorax complexes. Nature. 1984 Mar 29;308(5958):428-33.
McGinnis, W, Garber RL, Wirz J, Kuroiwa A, Gehring WJ (1984b). A homologous protein-coding sequence in Drosophila homeotic genes and its conservation in other metazoans. Cell. 1984 Jun 1 37(2); 403-8.
Carrasco AE, McGinnis W, Gehring WJ, De Robertis EM. Cloning of an X. laevis gene expressed during early embryogenesis coding for a peptide region homologous to Drosophila homeotic genes. Cell. 1984;37(2):409-14.
Duboule D. The (unusual) heuristic value of Hox gene clusters; a matter of time?. Dev. Biol. 2022 Apr 1;484:75-87.
De Robertis EM. Evo-devo: variations on ancestral themes. Cell. 2008 Jan 25;132(2):185-95.
De Robertis E.M. 2016 The role of gene loss in animal evolution from an ancestral genetic toolkit. Pontif. Acad. Sci. Acta, 2016 23:1-9.
Quinonez SC, Innis JW. Human HOX gene disorders. Molecular genetics and metabolism. 2014 Jan 1;111(1):4-15.
Ayton PM, Cleary ML. Transformation of myeloid progenitors by MLL oncoproteins is dependent on Hoxa7 and Hoxa9. Genes & development. 2003 Sep 15;17(18):2298-307.
Golub TR, Slonim DK, Tamayo P, Huard C, Gaasenbeek M, Mesirov JP, et al. Molecular classification of cancer: class discovery and class prediction by gene expression monitoring. science. 1999 Oct 15;286(5439):531-7.
Spemann H, Mangold H. Über Induktion von Embryonalanlagen durch Implantation artfremder Organisatoren. Roux’s Archiv für mikroskopische Anatomie und Entwicklungsmechanik. 1924 Sep;100(3):599-638. Translated and reprinted as: Induction of embryonic primordia by implantation of organizers from a different species. in Cells & development. 2024 178, 203940.
De Robertis EM, Driever W, Mayor R. Celebrating the centennial of the most famous experiment in embryology: Hilde Mangold, Hans Spemann and the organizer. Cells & Development. 2024 Jun 1;178:203921.
Cho KW, Blumberg B, Steinbeisser H, De Robertis EM. Molecular nature of Spemann’s organizer: the role of the Xenopus homeobox gene goosecoid. Cell. 1991 Dec 20;67(6):1111-20.
De Robertis EM, Tejeda-Munoz N. Evo-Devo of Urbilateria and its larval forms. Developmental biology. 2022 Jul 1;487:10-20.
Sasai Y, Lu B, Steinbeisser H, Geissert D, Gont LK, De Robertis EM. Xenopus chordin: a novel dorsalizing factor activated by organizer-specific homeobox genes. Cell. 1994 Dec 2;79(5):779-90.
Urist MR. Bone: formation by autoinduction. Science. 1965 Nov 12;150(3698):893-9.
Piccolo S, Agius E, Lu B, Goodman S, Dale L, De Robertis EM. Cleavage of Chordin by Xolloid metalloprotease suggests a role for proteolytic processing in the regulation of Spemann organizer activity. Cell. 1997 Oct 31;91(3):40716.
De Robertis EM, Kuroda H. Dorsal-ventral patterning and neural induction in Xenopus embryos. Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 2004;20:285-308.
Azbazdar Y, De Robertis EM. Molecular analysis of a self organizing signaling pathway for Xenopus axial patterning from egg to tailbud. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2024 Jul 9;121(28):e2408346121.
Azbazdar Y, De Robertis EM. Double assurance in the induction of axial development by egg dorsal determinants in Xenopus embryos. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2025 Feb 18;122(7):e2421772122.
Yan L, Chen J, Zhu X, Sun J, Wu X, Shen W, et al. Maternal Huluwa dictates the embryonic body axis through β-catenin in vertebrates. Science. 2018 Nov 23;362(6417):eaat1045
Bier E, De Robertis EM. BMP gradients: A paradigm for morphogen-mediated developmental patterning. Science. 2015 Jun 26;348(6242):aaa5838.
Jagersten G. Evolution of the metazoan life cycle. A comprehensive theory. Academic Press. 1972.
Nielsen C, Brunet T, Arendt D. Evolution of the bilaterian mouth and anus. Nature ecology & evolution. 2018 Sep;2(9):1358-76.
Derechos de autor 2026 Edward M. De Robertis
Esta obra está bajo licencia internacional Creative Commons Reconocimiento 4.0.
Los autores conservan sus derechos de autor y ceden a la revista el derecho de primera publicación de su obra, el cuál estará simultaneamente sujeto a la licencia Creative Commons Reconocimiento 4.0 Internacional License. que permite compartir la obra siempre que se indique la publicación inicial en esta revista.
