Un Parque Jurásico real seguirá siendo un concepto distante
El pez cebra es una conocida especie de acuario, valiosa tanto para los aficionados como para los científicos. Los investigadores han diseñado ahora un raro cambio en ellos que tiene ecos de Parque Jurásico, pero solo es un engaño.
Un equipo de investigación que estudia la evolución de la mandíbula en los primeros vertebrados conocidos (peces de hace unos 400 millones de años) ha descubierto que una mutación de un solo gen en el pez cebra del tamaño de un dedo produjo una sorprendente semejanza de especies extintas hace mucho tiempo.
El fenómeno revelado en sus experimentos, llamado plasticidad del desarrollo, explica por qué un Parque Jurásico real seguirá siendo un concepto distante, más adecuado para la narración cinematográfica en lugar de la realidad científica.
"La plasticidad que encontramos en los mutantes es la clave del gran misterio ", dice el Dr. Tetsuto Miyashita, ahora paleontólogo en el Museo Canadiense de la Naturaleza y ex investigador postdoctoral en la Universidad de Chicago. Lideró el equipo de investigación que también incluía científicos de las Universidades de Alberta y el sur de California.
Miyashita está interesado en la evolución de las características clave en los vertebrados, de las cuales las mandíbulas fueron uno de los primeros desarrollos críticos. "Generalmente pensamos que la evolución agrega cosas nuevas. Por ejemplo, las primeras mandíbulas evolucionaron en los peces hace 450 millones de años, lo que les dio la máxima ventaja competitiva sobre otras criaturas vivientes. Hoy nos moriríamos de hambre y nos asfixiaríamos sin mandíbulas. Pero a veces la evolución va en sentido contrario. Quite algo que ha estado allí durante millones de años, y de repente abre nuevas direcciones evolutivas. Mi idea era verlo en acción".
Para hacer esto, Miyashita crió peces cebra que tenían una mutación en un gen que instruye a las células a formar una articulación de bisagra en la mandíbula. El pez cebra mutante nace sin una articulación de la mandíbula, por lo que las mandíbulas superior e inferior se fusionan en una, creando una boca abierta que no puede cerrarse. Con sus ojos y la boca muy abiertos, Miyashita cree que se parecen a la figura de la obra de arte de Edward Munch "El Grito".
Imagen: Esqueletos de pez cebra mutante (superior) y normal (inferior), reconstruidos digitalmente a partir de tomografías computarizadas.
Sorprendentemente, Miyashita observó que estos mutantes que nadaban en el acuario podían sobrevivir y prosperar, a pesar de la falta de una mandíbula articulada con la que morder. "En lugar de tragar comida, los peces la persiguen hasta que la comida termina en su gran boca abierta", dice Miyashita. "Parecen incapaces de mover los labios o cerrar la boca; literalmente, a estos peces se les cae la mandíbula, fija en esa posición".
Los investigadores observaron que los cráneos de los mutantes sin mandíbula fueron remodelados con una cara acortada, mejillas dilatadas, y grandes músculos en el cuello, características similares que aparecieron por primera vez en algunos de los primeros peces sin mandíbula conocidos durante los Períodos Silúrico y Devónico hace casi medio billón de años.
Conocidos como anáspidos y telodontos, estos peces extintos que nadaban en los antiguos océanos están muy alejados de la línea de ascendencia del pez cebra. Pero al igual que el pez cebra mutante, los fósiles de estas criaturas muestran que también carecían de mordedura y presumiblemente tenían una estrategia de alimentación similar.
Parece un momento de Jurassic Park, como si Miyashita creara peces sin mandíbula devonianos a partir de los modernos. Pero, explica, hay una respuesta más matizada. "La semejanza es más una coincidencia que por diseño. Los anáspidos y los telodontos son primos lejanos que se han quitado medio billón de generaciones", dice." El pez cebra no vino de ellos, por lo que no puede "volver" a ellos".
Imagen: Tetsuto Miyashita sostiene el fósil de un anáspido, un pez sin mandíbula fósil de 430 millones de años que se asemeja al pez cebra mutante. Este espécimen proviene de la isla de Cornwallis, Nunavut.
En esencia, los experimentos del pez cebra mutante sugieren que la ingeniería genética no permite restaurar un antepasado. Solo permite la convergencia superficial de características que los mutantes desarrollan por necesidad. "El hallazgo establece un obstáculo irrealmente alto para un escenario similar a Parque Jurásico. Las similitudes de ingeniería son superficiales, pero los orígenes y contenidos son completamente diferentes".
Miyashita señala que el fenómeno científico de la plasticidad del desarrollo es la razón por la cual las características de los organismos extintos a veces aparecen en mutantes hechos en laboratorio, como en el caso altamente publicitado de 'pollos de dinosaurio'. Aunque a veces se hace referencia a este tipo de mutantes como un rebobinado del reloj evolutivo, la plasticidad significa que no son más que coincidencias.
Dicho esto, estos experimentos iniciales ofrecen ideas para futuras investigaciones científicas, especialmente sobre cómo los peces extintos sin mandíbula (los predecesores de los peces de hoy) podrían haberse alimentado, respirado y nadado. Los biólogos pueden estudiar el pez cebra mutante para explorar más a fondo por qué la evolución da un "salto" ocasional. Comprender cómo se produce la fusión de la mandíbula en los mutantes también puede abrir el camino para un nuevo tratamiento de ciertas enfermedades articulares.
Miyashita comenzó su nuevo cargo en el Museo Canadiense de la Naturaleza el 1 de abril de 2020 durante la pandemia de COVID-19. Esto siguió al trabajo posdoctoral en la Universidad de Chicago, donde completó los experimentos con el pez cebra. Los científicos de la Universidad de Alberta contribuyeron con tomografías computarizadas y análisis de la morfología del cráneo. Miyashita planea continuar su trabajo con el pez cebra mutante estableciendo otro acuario "Devónico" en funcionamiento en el museo.
Los resultados del estudio se publican hoy en el Journal of Experimental Biology: nkx3.2 mutant zebrafish accommodate jaw joint loss through a phenocopy of the head shapes of Paleozoic jawless fish
