Las branquias regulan el equilibrio de la sal y el pH de la sangre de los peces
Las branquias son más conocidas por ayudar a la mayoría de las especies de peces a respirar bajo el agua. Pero menos conocido es el hecho de que las branquias regulan el equilibrio de la sal y el pH de la sangre de los peces, un papel vital que desempeñan los riñones en otros animales. Conocida colectivamente como regulación de iones, tradicionalmente se ha pensado que esta función branquial menos conocida evolucionó junto con la respiración.
Pero una sorprendente nueva investigación está agregando un nuevo y temprano capítulo a la historia evolutiva de las branquias.
Nuestro trabajo sugiere que las primeras branquias simplificadas de nuestros ancestros parecidos a gusanos jugaron un importante papel en la regulación de iones. Y ese papel podría haberse originado ya en el inicio de las branquias, mucho antes de que desempeñaran algún papel en la respiración", dice el Dr. Michael Sackville, zoólogo que dirigió el estudio mientras trabajaba en la Universidad de Columbia Británica (UBC).
"Esto realmente cambia el guion de nuestra comprensión de cómo evolucionaron las branquias y la función branquial".
La evolución de las branquias y los pulmones ha fascinado a los biólogos, incluido Darwin, durante más de 100 años. Antes de este estudio, se pensaba que las branquias se usaban por primera vez para la respiración y la regulación de iones cerca del comienzo de la vida de los vertebrados.
En esta línea de tiempo tradicional, estas dos funciones cambiaron de la piel a las branquias en tándem, ayudando a los vertebrados a hacer la transición de pequeñas criaturas parecidas a gusanos a peces más grandes y activos. Esta transición de "pequeño y gusano" a "grande y pez" es un evento icónico en la evolución de los vertebrados.
Imagen: Investigadores de la Universidad de Columbia Británica utilizaron tres animales representativos como base para aprender cuándo y cómo adquirieron sus funciones las branquias. Crédito: Michael Sackville, Universidad de Columbia Británica.
El estudio rastreó el viaje evolutivo de las branquias comparando tres animales que están vivos en la actualidad, pero que pertenecen a diferentes linajes: las lampreas, que son vertebrados, y los anfioxos y los gusanos bellota, que son parientes cercanos de los vertebrados.
Los investigadores asumieron que cualquier función branquial compartida entre los animales se heredó de un ancestro común, que se cree que fue cuando aparecieron las branquias simples hace más de 500 millones de años.
"Descubrimos que las branquias se usaban para respirar solo en nuestro representante vertebrado, y solo con el aumento del tamaño y la actividad del cuerpo", dice el Dr. Colin Brauner, zoólogo de la UBC y autor principal del artículo.
Imagen derecha: Mucho antes de evolucionar para ayudar a los vertebrados a respirar bajo el agua, las branquias desempeñaron un papel temprano e igualmente importante en la regulación del equilibrio de la sal y el pH de la sangre, según una sorprendente nueva investigación de zoólogos de la Universidad de Columbia Británica. Crédito: Rashpal Dhillon, Rush Studio.
"Pero encontramos células reguladoras de iones en las branquias de nuestros tres animales. Esto nos permitió rastrear el origen de la regulación de iones en las branquias hasta los primeros animales deuteróstomos, cuando se cree que evolucionaron por primera vez estructuras de branquias muy simples. El hallazgo respalda la historia clásica de que las branquias se usaron por primera vez para respirar en los primeros vertebrados, pero agrega un nuevo y emocionante capítulo anterior a la historia, claramente digno de un estudio más profundo".
La investigación se ha publicado en Nature: Ion regulation at gills precedes gas exchange and the origin of vertebrates
