Earth’s oceans harbour many creatures big and small, including ancient animal lineages which hold vital clues to one of biology's most profound mysteries: how did the many different types of cells which compose complex organisms – like neurons, skin cells and muscle cells – evolve over time?

A team of scientists at the Centre for Genomic Regulation (CRG) is embarking on an ambitious project to map the evolutionary relationships between different animal cell types by studying the primordial dwellers of the seas. Using advanced genetic tools, they aim to map out a family tree of cell types, providing new insights into the building blocks of life.

The project is backed by a 2-million-euro Consolidator Grant from the European Research Council, announced today (3 December).

The project will focus on Cnidaria, a group of animals which includes jellyfish, corals, and sea anemones. These creatures are ideal for studying because they have a wide variety of cell types with both conserved and unique features. They are also an ancient animal lineage, having existed for over 550 million years during life’s long history on Earth.

"Cnidarians are one of our most distant animal relatives" says ICREA Research Professor Arnau Sebé-Pedrós, coordinator of the grant and researcher at the Centre for Genomic Regulation (CRG) and the Wellcome Sanger Institute in the UK. " They provide a unique window to reconstruct the ancient origins of some types of cells, as well as to help us understand how new cell types continuously emerge in evolution,” he adds.

To achieve their objectives, the group will use advanced techniques in single-cell genomics and computational biology. They will delve into the molecular programs which define a cell’s identity, such as the specific genes that are active in each cell and how they are regulated.

The researchers are particularly interested in DNA sequences known as regulatory elements, which act like switches, turning genes on or off. By analysing how these regulatory sequences have changed over time, the group hopes to understand how new cell types came to be.

Dr. Sebé-Pedrós has previously shown that placozoans, pancake-shaped animals which graze in shallow seas and are closely related to cnidaria, have neuron-like cells. Given they first appeared on Earth hundreds of millions of years ago, his work provides a plausible theory that the cells served as a blueprint for the nervous systems which later arose in more complex animals, including humans.

The funding from the European Research Council will help the group create new, more accurate evolutionary trees of cell types and test longstanding hypotheses, including the question of whether certain cell types like neurons evolved once or multiple times independently in different lineages.

The work also lays the foundation for "cell systematics," a new framework for classifying cell types based on their evolutionary relationships, much like how species are classified in taxonomy.

A family tree of cell types could revolutionise biology and medicine. Cell types are the building blocks of life and knowing how they change over time helps us understand the evolution of complex life forms at cellular level resolution. They can also reveal how changes to DNA at the molecular level led to new cell functions and structures, contributing to the diversity of life.

The grant will also ultimately contribute to the Biodiversity Cell Atlas project, an incipient global effort to create detailed maps of all the different types of cells in many different organisms similar to those created as part of the Human Cell Atlas initiative. Dr. Sebé-Pedrós is coordinator of the Biodiversity Cell Atlas project.

EN CASTELLANO

Arranca la creación de un ‘árbol de la vida’ para tipos celulares

Los océanos de la Tierra albergan muchas criaturas grandes y pequeñas, incluidos algunos antiguos linajes de animales que contienen pistas vitales sobre uno de los misterios más profundos de la biología: ¿cómo evolucionaron los diferentes tipos de células que componen organismos complejos, como las neuronas, las células de la piel y las células musculares?

Un equipo científico del Centro de Regulación Genómica (CRG) se ha embarcado en un ambicioso proyecto para mapear las relaciones evolutivas entre diferentes tipos de células animales mediante el estudio de los habitantes primordiales del mar. Utilizando herramientas genéticas avanzadas, su objetivo es trazar un árbol genealógico de tipos celulares, un recurso vital para entender la evolución de los componentes básicos de la vida.

El proyecto está respaldado por una ayuda denominada Consolidator Grant de 2 millones de euros del Consejo Europeo de Investigación (ERC), quien hoy (3 de diciembre) ha anunciado los proyectos seleccionados en su última convocatoria.
El proyecto se centrará en los cnidarios, un grupo de animales que incluye medusas, corales y anémonas de mar. Estas criaturas son ideales para el proyecto porque tienen una amplia variedad de tipos celulares con características conservadas y únicas. Además, son parte de un antiguo linaje animal, que ha existido durante más de 550 millones de años a lo largo de la historia de la vida en la Tierra.

"Los cnidarios son uno de nuestros parientes animales más lejanos", afirma el profesor de investigación ICREA Arnau Sebé Pedrós, coordinador del proyecto e investigador del Centro de Regulación Genómica (CRG) y del Instituto Wellcome Sanger del Reino Unido. "Son una ventana única para reconstruir los orígenes de algunos tipos de células, así como para ayudarnos a comprender cómo surgen continuamente nuevos tipos de células en la evolución", añade.

Para lograr sus objetivos, el grupo utilizará técnicas avanzadas en genómica unicelular y biología computacional. Profundizarán en los programas moleculares que definen la identidad de una célula, como los genes específicos que están activos en cada una de ellas y cómo se regulan.

El equipo está particularmente interesado en las secuencias de ADN conocidas como elementos reguladores, que actúan como interruptores, activando o desactivando genes. Al analizar cómo han cambiado estas secuencias reguladoras a lo largo del tiempo, el grupo espera comprender cómo surgieron nuevos tipos de células.

El Dr. Sebé Pedrós demostró con anterioridad que los placozoos, criaturas con forma de tortita que viven en mares poco profundos y que están estrechamente relacionadas con los cnidarios, tienen células similares a las neuronas. Dado que aparecieron por primera vez en la Tierra hace cientos de millones de años, la investigación proporcionó una teoría plausible que indicaba que las células sirvieron como modelo para los sistemas nerviosos que más tarde surgieron en animales más complejos, incluidos los humanos.

La financiación del Consejo Europeo de Investigación ayudará al grupo a crear nuevos árboles evolutivos más precisos de tipos de células y a probar hipótesis diferentes, incluida la cuestión sobre si ciertos tipos de células, como las neuronas, evolucionaron una o varias veces de forma independiente en diferentes linajes.

El trabajo también sienta las bases para la "sistemática celular", un nuevo marco para clasificar los tipos de células en función de sus relaciones evolutivas, de formar similar a la que se clasifican las especies en taxonomía.

Un árbol genealógico de tipos celulares podría revolucionar la biología y la medicina. Las células son los componentes básicos de la vida, y saber cómo los diferentes tipos cambian con el tiempo nos ayuda a comprender la evolución de la vida compleja a nivel celular. También pueden revelar cómo los cambios en el ADN a nivel molecular condujeron a nuevas funciones y estructuras celulares, contribuyendo a la diversidad de la vida.

La ayuda también contribuirá al proyecto Biodiversity Cell Atlas, coordinado por el Dr. Sebé-Pedrós. Se trata de un incipiente esfuerzo mundial para crear mapas detallados de todos los diferentes tipos de células en muchos organismos diferentes, similares a los creados como parte de la iniciativa Human Cell Atlas.

EN CATALÀ

Arrenca la creació d'un 'arbre de la vida' per a tipus cel·lulars

Els oceans de la Terra alberguen moltes criatures grans i petites, inclosos alguns antics llinatges d'animals que contenen pistes vitals sobre un dels misteris més profunds de la biologia: com van evolucionar els diferents tipus de cèl·lules que componen organismes complexos, com les neurones, les cèl·lules de la pell i les cèl·lules musculars?

Un equip científic del Centre de Regulació Genòmica (CRG) s'ha embarcat en un ambiciós projecte per cartografiar les relacions evolutives entre diferents tipus de cèl·lules animals mitjançant l'estudi dels habitants primordials del mar. Utilitzant eines genètiques avançades, el seu objectiu és traçar un arbre genealògic de tipus cel·lulars, un recurs vital per entendre l'evolució dels components bàsics de la vida.

El projecte compta amb el suport d’un ajut anomenat Consolidator Grant de 2 milions d'euros del Consell Europeu de Recerca (ERC), qui avui (3 de desembre) ha anunciat els projectes seleccionats en la seva darrera convocatòria.

El projecte se centrarà en els cnidaris, un grup d'animals que inclou meduses, corals i anemones de mar. Aquestes criatures són ideals per al projecte perquè tenen una àmplia varietat de tipus cel·lulars amb característiques conservades i úniques. A més, són part d'un antic llinatge animal, que ha existit durant més de 550 milions d'anys al llarg de la història de la vida a la Terra.

"Els cnidaris són un dels nostres parents animals més llunyans", afirma el professor d’investigació ICREA Arnau Sebé Pedrós, coordinador del projecte i investigador del Centre de Regulació Genòmica (CRG) i de l'Institut Wellcome Sanger del Regne Unit. "Són una finestra única per reconstruir els orígens d'alguns tipus de cèl·lules, així com per ajudar-nos a comprendre com sorgeixen contínuament nous tipus de cèl·lules en l'evolució", afegeix.

Per aconseguir els seus objectius, el grup utilitzarà tècniques avançades en genòmica unicel·lular i biologia computacional. Aprofundiran en els programes moleculars que defineixen la identitat d'una cèl·lula, com ara els gens específics que estan actius en cadascuna i com es regulen.

L'equip està particularment interessat en les seqüències d'ADN conegudes com a elements reguladors, que actuen com a interruptors, activant o desactivant gens. En analitzar com han canviat aquestes seqüències reguladores al llarg del temps, el grup espera comprendre com van sorgir nous tipus de cèl·lules.

El Dr. Sebé Pedrós va demostrar amb anterioritat que els placozous, criatures amb forma de pancake que viuen en mars poc profunds i que estan estretament relacionades amb els cnidaris, tenen cèl·lules similars a les neurones. Atès que van aparèixer per primera vegada a la Terra fa centenars de milions d'anys, la investigació va proporcionar una teoria plausible que indicava que les cèl·lules van servir com a model per als sistemes nerviosos que més tard van sorgir en animals més complexos, inclosos els humans.

El finançament del Consell Europeu de Recerca ajudarà el grup a crear nous arbres evolutius més precisos de tipus de cèl·lules i a provar hipòtesis diferents, inclosa la qüestió sobre si certs tipus de cèl·lules, com les neurones, van evolucionar una o diverses vegades de forma independent en diferents llinatges.

El treball també estableix les bases per a la "sistemàtica cel·lular", un nou marc per classificar els tipus de cèl·lules en funció de les seves relacions evolutives, de formar similar a la classificació de les espècies en taxonomia.

Un arbre genealògic de tipus cel·lulars podria revolucionar la biologia i la medicina. Les cèl·lules són els components bàsics de la vida, i saber com els diferents tipus canvien amb el temps ens ajuda a comprendre l'evolució de la vida complexa a nivell cel·lular. També poden revelar com els canvis en l'ADN a nivell molecular van conduir a noves funcions i estructures cel·lulars, contribuint a la diversitat de la vida.

L'ajut també contribuirà al projecte Biodiversity Cell Atlas, coordinat pel Dr. Sebé-Pedrós. Es tracta d'un incipient esforç mundial per crear mapes detallats de tots els diferents tipus de cèl·lules en molts organismes diferents, similars als creats com a part de la iniciativa Human Cell Atlas.