El oído externo de los mamíferos se remonta a las branquias de los antiguos peces
Las orejas de los mamíferos son bastante extrañas. Para los humanos, son un poco feas, están hechas de cartílago pero de alguna manera tienen tres huesos y se hacen más grandes a medida que envejecemos. Ahora, tenemos un nuevo y extraño dato sobre las orejas para agregar a la lista: comenzaron como branquias.
¿Nuestras orejas solían ser branquias?
El oído externo, en concreto. Esa es la noticia que se desprende de un nuevo estudio de células madre de la Universidad del Sur de California (USC) que investigó el origen evolutivo del oído externo de los mamíferos.
"Cuando comenzamos el proyecto, el origen evolutivo del oído externo era una completa caja negra", dijo en un comunicado el autor correspondiente Gage Crump, quien es profesor de biología de células madre y medicina regenerativa en la Escuela de Medicina Keck de la USC.
"Habíamos estado estudiando el desarrollo y la regeneración de las mandíbulas de los peces, y una inspiración para nosotros fue el famoso ensayo de Stephen Jay Gould, An earful of jaw, que explicaba cómo las mandíbulas de los peces se transformaron en los huesos del oído medio de los mamíferos. Esto nos hizo preguntarnos si el cartílago externo de la oreja también podría haber surgido de alguna estructura ancestral de los peces".
Las aventuras del cartílago elástico
Si tiras de la oreja hacia delante, te dará un golpecito hacia atrás gracias al cartílago elástico del que está hecha. El cartílago elástico es, en realidad, un tipo de tejido bastante raro, y una pista fundamental durante las investigaciones del equipo fue el descubrimiento de que las branquias también están hechas de cartílago elástico.
No encontramos branquias en el registro fósil, y con razón. No se mineralizan, lo cual es un paso crucial en el proceso de fosilización, y lo mismo sucede con las orejas. Eso significa que es difícil encontrar evidencia fósil, pero el equipo tuvo otra idea.
Adoptaron un nuevo enfoque encabezado por el primer autor Mathi Thiruppathy, un estudiante de doctorado en el laboratorio de Crump, que se centró en algo llamado potenciadores. Se trata de elementos de control genético en forma de secuencias de ADN que pueden aumentar la transcripción de genes y tienden a ser específicos de cada tejido.
Imagen: Un elemento de control genético para el desarrollo del oído externo humano muestra actividad en las branquias (verde) de un pez cebra de 2 semanas (imagen de Mathi Thiruppathy/Crump Lab/USC Stem Cell)
Potenciadores listos para usar
Al incorporar los potenciadores que forman el oído externo humano a los genomas del pez cebra, el equipo pudo observar que eran específicamente activos en las branquias del pez. Luego dieron vuelta el experimento creando ratones transgénicos con potenciadores branquiales de pez cebra en sus genomas y observaron que estaban activos en el oído externo de los ratones. Como en un juego de chasquido entre especies, reveló una conexión entre dos estructuras que a simple vista parecen completamente no relacionadas.
Continuaron con sus aventuras con los potenciadores en los renacuajos y vieron que los potenciadores estaban nuevamente activos en las branquias. Cuando dieron el salto a los anolis verdes, los potenciadores de las branquias aparecieron en su canal auditivo. Siguiendo su evolución, el cartílago se fue haciendo cada vez más complejo hasta llegar al oído externo de los mamíferos.
De los cangrejos de herradura a los humanos
Aún no se sabe exactamente cuándo comenzó este viaje hasta el oído, pero ya se sabía que los cangrejos de herradura tienen tejidos similares al cartílago. El equipo logró aislar un potenciador para estos animales y lo introdujo en peces cebra, obteniendo el sorprendente resultado de que estaba activo en sus branquias.
Con una impresionante antigüedad de casi 450 millones de años (evolutivamente hablando), esto lleva los orígenes de las branquias elásticas mucho más atrás de lo que se creía anteriormente. Desde los antiguos invertebrados marinos, esa materia flexible ha llegado hasta los lados de nuestra cara, y además tenemos un nuevo y brillante método para futuras investigaciones.
"Este trabajo abre un nuevo capítulo en la evolución del oído de los mamíferos", afirmó Crump. "Mientras que el oído medio surgió de las mandíbulas de los peces, el oído externo surgió de las branquias cartilaginosas. Al comparar cómo los mismos elementos de control genético pueden impulsar el desarrollo de las branquias y los oídos externos, los científicos presentan un nuevo método para revelar cómo las estructuras pueden cambiar drásticamente durante la evolución para realizar nuevas e inesperadas funciones".
El estudio se ha publicado en Nature: Repurposing of a gill gene regulatory program for outer ear evolution
