The Origin of multicellularity in animals : a functional approach from a unicellular perspective : Developing Capsaspora owczarzaki as an emerging model

Abstract

The origin of animal multicellularity is a major evolutionary question. Recent genome data from the closest extant unicellular relatives of animals revealed that they actually possess and express a complex repertoire of genes related to animal development and multicellularity. Thus, assessing the functions of those genes in those unicellular relatives is key to gaining insight into to how they were co-opted at the onset of animals. However, such analyses have been hampered by the lack of genetic tools. Overall, this thesis advances our understanding of how co-option worked by using two different approaches. First, I provide a reliable transfection method for the filasterean Capsaspora owczarzaki, the close unicellular relative of animals with the richest repertoire of genes related to transcriptional regulation. This accomplishment converts Capsaspora into a unique experimentally tractable organism to investigate the origin and evolution of animal multicellularity. Then, I provide evidence of a remarkable degree of conservation between several transcription factor (TFs) networks in Capsaspora, suggesting that complex regulatory networks of TFs existed in the unicellular ancestor of animals.

L’origen de la multicel·lularitat dels animals és un gran enigma evolutiu. Dades genòmiques recents dels parents unicel·lulars més propers als animals han revelat que codifiquen i expressen un repertori complex de gens relacionats amb el desenvolupament i amb la multicel·lularitat animal. Per aquest motiu, investigar les funcions d’aquests gens en aquests parents unicel·lulars és clau per entendre com es van co-optar a l’origen dels animals. No obstant, aquestes anàlisis han estat obstaculitzades per la falta d’eines genètiques. En conjunt, aquesta tesi avança el nostre coneixement de com la co-opció va funcionar de dues maneres. En primer lloc, aporto un protocol fiable de transfecció per al filasteri Capsaspora owczarzaki, el parent unicel·lular més proper als animals amb el repertori genètic més ric en gens relacionats amb la regulació transcripcional. Això converteix Capsaspora en un organisme tractable experimentalment únic per investigar l’origen i l’evolució dels animals. Després, aporto evidència d’un grau considerable de conservació entre diverses xarxes de factors de transcripció a Capsaspora, suggerint que xarxes de factors de transcripció complexes van existir en l’ancestre unicel·lular dels animals.