El tetra mexicano ciego de las cavernas comparte una neurona intacta con la especie de superficie
Las suposiciones que parecen obvias no siempre son exactas cuando se trata de la evolución del cerebro de los vertebrados. Investigadores de la Universidad de Bayreuth lo han demostrado ahora examinando la neurona más grande del cerebro de un pez cavernícola mexicano ciego.
En el curso de la evolución, los cerebros de los vertebrados pueden cambiar en respuesta a la adaptación a un nuevo hábitat o condiciones de vida alteradas. Hasta ahora, nuestra comprensión de la evolución del cerebro en los vertebrados se ha basado principalmente en cambios en estructuras cerebrales más grandes y en el conocimiento de que ciertos tipos de células también han experimentado cambios.
Sin embargo, los factores de selección que dan forma a las características de las neuronas individuales a lo largo del tiempo evolutivo son difíciles de estudiar y siguen siendo poco comprendidos. Para obtener estos conocimientos es necesario un conocimiento detallado de la forma y la función de las neuronas investigadas, así como una alteración significativa de un factor ambiental crítico que podría actuar como presión selectiva.
Comprender cómo han modificado los cambios ambientales los cerebros de los vertebrados a lo largo del tiempo contribuye a nuestro conocimiento de la biodiversidad y la evolución de los comportamientos de los vertebrados, incluidos los humanos.
Imagen derecha: Forma ciega de las cavernas (arriba) y forma de superficie (abajo) del tetra mexicano (Astyanax mexicanus) (escala: 20 mm). Crédito: Peter Machnik
El tetra mexicano (Astyanax mexicanus) es un pez de agua dulce que existe naturalmente en una forma superficial que habita en los ríos y en varias formas que habitan en cuevas que evolucionaron independientemente. A diferencia de la forma de superficie, algunas de las formas que habitan en cuevas carecen de ojos funcionales, lo que disminuyó con el tiempo evolutivo ya que, en ausencia de luz, los peces ciegos de las cuevas no enfrentaban ninguna desventaja y podían reproducirse.
Sin embargo, una característica compartida entre las formas de superficie y de las cavernas es la neurona Mauthner, la neurona más grande del rombencéfalo de los peces. Como neurona de comando multisensorial, recibe información de varios órganos sensoriales (incluidos los ojos y los oídos) y, cuando es necesario, desencadena una respuesta de huida en cuestión de milisegundos.
"La falta de depredadores en el entorno de la cueva y la pérdida de visión en la forma cavernícola que estudiamos sugieren una reducción drástica de la neurona Mauthner y la pérdida de la rama dendrítica que procesa la información visual en las especies videntes. Sin embargo, hemos comprobado que esta suposición aparentemente obvia es incorrecta", afirma el Dr. Peter Machnik, director del estudio en el Departamento de Fisiología Animal de la Universidad de Bayreuth.
Imagen: Rama dendrítica de la neurona de Mauthner, que procesa la información procedente del ojo en especies de peces videntes (escala: 100 µm). Peter Machnik
Para obtener estos conocimientos, los investigadores de Bayreuth examinaron y compararon las células de Mauthner de las formas de superficie y de las cavernas del tetra mexicano. El resultado: en la forma que habita en la cueva, todas las características estructurales y funcionales de la neurona permanecen intactas, a pesar del significativo cambio ambiental.
"Nuestro estudio sugiere que la neurona Mauthner del tetra mexicano ciego está sujeta a una forma compleja de selección estabilizadora, que aún no se comprende, pero que conserva los rasgos característicos de la neurona Mauthner. La rama dendrítica de la neurona, que procesa la información visual en las especies videntes, todavía desempeña un papel y es posible que ahora procese otras entradas sensoriales", explica Machnik.
"Lo particularmente especial de este estudio es que hemos vinculado las ventajas de las diversas formas del tetra mexicano con las de la neurona Mauthner como neurona multisensorial identificable individualmente. Este es un ejemplo claro y verificable de cómo las predicciones sobre la evolución de los tipos de neuronas en los cerebros de los vertebrados pueden estar lejos de ser evidentes", afirma el profesor Dr. Stefan Schuster, jefe del Departamento de Fisiología Animal.
Los hallazgos se han publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences: Stabilizing selection in an identified multisensory neuron in blind cavefish
