Los antepasados ​​humanos perdieron la visión del color cerúleo y verde, pero ahora entendemos cómo se regulan los genes

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Después de décadas de estudiar la visión del color en ratones, una nueva investigación sobre el pez cebra ha permitido a los expertos de la Universidad de Tokio descubrir cómo ciertos animales regulan su capacidad para ver la luz azul. Los resultados, publicados en Avances científicos, permiten a los investigadores comprender mejor la historia evolutiva y los mecanismos de control actuales de la visión del color.

«En 1989, cuando comencé a estudiar la evolución de la visión, los libros de texto decían que la sensibilidad a la luz y la diferenciación del color provenían de la misma proteína. Desde entonces, nuestro grupo ha identificado proteínas que son sensibles a la visión. El color, ha mapeado su evolución entre especies y ahora comprende su regulación «, dijo el profesor emérito Yoshitaka Fukada de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Tokio.

A medida que crecen en el ojo nuevas células cónicas sensibles al color, los patrones controlados de actividad genética significan que cada célula se diferencia y produce un tipo de proteína especializada para detectar un rango específico de longitudes de onda de luz. El antepasado de todos los animales con columna vertebral pudo diferenciar cuatro longitudes de onda diferentes de color de luz: casi ultravioleta, azul, verde y rojo.

A lo largo de los milenios, algunas especies ancestrales han perdido los genes responsables de una o dos de estas proteínas sensibles al color. A veces, una especie descendiente finalmente recrea una proteína de color específico duplicando y luego mutando un gen restante.

La secuenciación del genoma permite a los investigadores estudiar la evolución de los genes de la visión del color, mientras que las herramientas de edición de genes pueden revelar cómo se regulan estos genes. El estudio de los ratones permitió a los expertos comprender cómo se regula la sensibilidad a la longitud de onda púrpura y roja, pero los ratones evolucionaron sin la capacidad de diferenciar las longitudes de onda del azul y el verde. La falta de herramientas de edición de genes convenientes significó que el ajuste de la sensibilidad del color azul y verde seguía siendo desconocido.

En 2019, el equipo de investigación de Fukada, ahora dirigido por el profesor Daisuke Kojima, combinó herramientas de edición de genes relativamente nuevas y estudios de visión del color en el pez cebra, una especie con las cuatro proteínas sensibles al color. Imágenes microscópicas de retinas normales de pez cebra, las membranas sensibles a la luz que recubren sus globos oculares y están conectadas a sus cerebros por sus nervios ópticos, muestran una disposición vibrante de células cónicas marcadas con fluorescencia en un patrón distintivo de color púrpura, verde., Rojo, azul – células que detectan rojo, verde y morado.

Los investigadores identificaron tres genes por primera vez: sei6b, seis7, Y foxq2 – común solo en especies con las cuatro proteínas de visión cromática. Luego, modificaron genéticamente el pez cebra para reducir la actividad de esos genes.

Previamente, los investigadores de UTokyo observaron que la reducción de la expresión de sei6b Y seis7 – tanto en combinación como individualmente – eliminó la visión azul y verde en el pez cebra. El pez cebra azul y verde sin visión tuvo dificultades para encontrar comida, lo que indica la importancia de la visión del color para su supervivencia.

Fueron los resultados publicados más recientemente los que permitieron a los investigadores comprender cómo difieren las sensibilidades azul y verde para diferentes foxq2 ocupaciones. En células de cono que detectarán la luz azul, sei6b Y seis7 activar foxq2. Por lo tanto foxq2 activa la expresión génica de la proteína sensible al azul y bloquea la expresión de las proteínas sensibles al verde. Retinas de pez cebra desprovistas de normalidad foxq2 La expresión genética no tiene conos que sean sensibles a la luz azul, sino que agrupan un patrón más corto de conos morados, verdes y luego dos conos que detectan el rojo, el verde y el morado.

La combinación de estudios de genética molecular en una sola especie con estudios genómicos comparativos de múltiples especies brinda a los investigadores una mayor confianza en su mapa de regulación de la visión del color.

«A largo plazo, estudios biológicos fundamentales como este sobre cómo es posible la visión del color podrían ser útiles en futuros intentos de curar el daltonismo», explicó el último autor de la publicación de investigación, el profesor de la Universidad de Tokio Daisuke Kojima.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Universidad de tokio. Nota: El contenido se puede cambiar por estilo y longitud.

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