Antiguos virus ayudaron a la evolución de los nervios veloces

Los antiguos virus realmente nos han causado problemas, pero de la mejor manera.

Un retrovirus en particular, incrustado en el ADN de los vertebrados con mandíbulas, ayuda a activar la producción de una proteína necesaria para aislar las fibras nerviosas, informan los investigadores el 15 de febrero en la revista Cell. Este aislamiento, llamado mielina, puede haber ayudado a que los pensamientos rápidos y los cerebros complejos sean posibles.

De hecho, el truco del retrovirus fue tan útil que se observó muchas veces en la evolución de los vertebrados con mandíbulas, encontró el equipo.

Los retrovirus, también conocidos como saltarines o retrotransposones, son virus de ARN que hacen copias de ADN de sí mismos para incrustarse en el ADN del huésped. Los científicos solían considerar los restos de antiguos virus como basura genética, pero esa impresión está cambiando, dice el neurocientífico Jason Shepherd, quien no participó en el estudio.

"Nos estamos dando cuenta cada vez más de que estos retrotransposones y retrovirus han influido en la evolución de la vida en el planeta", dice Shepherd, de la Escuela de Medicina Spencer Fox Eccles de la Universidad de Utah en Salt Lake City.

Ya se sabía que los restos de retrovirus habían ayudado en la evolución de la placenta, el sistema inmunológico y otros hitos importantes en la evolución humana (SN: 16/05/17). Ahora, se les implica en la producción de mielina.

La mielina es un recubrimiento de grasa y proteínas que envuelve las largas fibras nerviosas conocidas como axones. El recubrimiento funciona de manera similar al aislamiento alrededor de un cable eléctrico: los nervios revestidos de mielina pueden enviar señales eléctricas más rápido que los nervios sin aislamiento.

Las fibras nerviosas revestidas también pueden ser más delgadas y crecer más que si no tuvieran aislamiento, lo que permite que los animales crezcan más, dice Robin Franklin, biólogo de células madre en el Instituto de Ciencia Altos Labs-Cambridge en Inglaterra. Y, agrega, las fibras más delgadas se pueden empaquetar de manera más eficiente en el sistema nervioso.

"Como resultado de la mielina, los cerebros se volvieron más complejos y los vertebrados se volvieron más diversos", dice Franklin. "Si la mielinización no hubiera ocurrido en la evolución temprana de los vertebrados, no tendríamos toda la diversidad de vertebrados que vemos ahora".

Franklin y sus colegas buscaron en datos previamente recolectados evidencia de saltarines, en particular aquellos que pueden influir en la producción de mielina. Encontraron un gran premio en los datos sobre las células que envuelven los nervios en mielina: el equipo encontró altos niveles de ARN de un retrovirus antiguo.

Ese ARN, llamado RetroMyelin, no contiene instrucciones para producir una proteína en sí mismo. En cambio, el equipo descubrió que el ARN se adhiere a una proteína llamada SOX10, y juntos activan la producción de la proteína básica de mielina, que envuelve la mielina alrededor de las células nerviosas.

Cuando los investigadores usaron un truco genético para reducir la cantidad de RetroMyelin en cerebros de ratas, peces cebra y ranas, la producción de proteína básica de mielina disminuyó. Ese hallazgo sugiere que el ARN de RetroMyelin es importante para la producción de mielina.

Otros retrotransposones han moldeado la evolución al crear nuevos interruptores en los paneles de control genético de ciertos genes o al producir nuevas versiones de proteínas que regulan la actividad de genes, dice Eirene Markenscoff-Papadimitriou, neurocientífica del desarrollo en la Universidad de Cornell que no estuvo involucrada en la investigación. Pero producir ARN para influir en la actividad de un gen es un nuevo truco. El hallazgo es "una demostración muy sorprendente e importante... de un nuevo tipo de proceso de desarrollo posible gracias a estos retrovirus", dice ella.

Los organismos con vértebras y mandíbulas, incluidos los peces, anfibios y mamíferos, tienen RetroMyelin, pero las lampreas y otros peces sin mandíbulas y invertebrados no lo tienen. Aunque eso podría sugerir que el retrovirus saltó al ancestro común de los vertebrados con mandíbulas, no parece haber sido el caso.

El equipo descubrió que cada especie que examinaron tenía su propia versión de RetroMyelin, en lugar de versiones relacionadas con algunos cambios menores. Ese patrón sugiere que el retrovirus infectó a múltiples especies en diferentes momentos pero resultó en el mismo resultado, un concepto conocido como convergencia evolutiva (SN: 06/09/13).

No está claro por qué las lampreas y otros vertebrados sin mandíbulas no tienen RetroMyelin. Una posibilidad es que los virus no infecten a las lampreas, dice Tanay Ghosh, coautor del estudio y biólogo computacional en Altos Labs. O podría ser que los virus sí invadieron a las lampreas pero no fueron evolutivamente útiles y se perdieron.

Para los vertebrados con mandíbulas, dice Markenscoff-Papadimitriou, tener ya en su lugar la proteína básica de mielina y otros componentes necesarios para la producción de mielina puede haber sido importante para aprovechar a RetroMyelin. "Nos infectamos constantemente y algunos de estos [virus] están confiriendo ventaja evolutiva". Los científicos están viendo los casos de éxito en los que RetroMyelin probablemente dio de inmediato una ventaja al organismo huésped y se mantuvo, dice ella.

Usually, researchers are interested in genes and RNAs that produce proteins. They filter out noncoding RNAs — ones like RetroMyelin that don’t produce proteins, Markenscoff-Papadimitriou says. But, she notes, scientists are increasingly recognizing that noncoding RNAs also do important jobs (SN: 4/7/19). “This paper will be an inspiration to other developmental biologists to really mine their data to look for the retrotransposons.”