Encontrada en la aleta de un pez inesperado indicio de una extremidad

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pez cebra mutante

Un gen inactivo durante mucho tiempo da a los peces estructuras similares a las extremidades

Es un momento en la historia evolutiva tan notorio que incluso se ha falsificado en Los Simpson: de alguna manera, en algún lugar, hace unos 370 millones de años, un animal acuático extendió una extremidad y se arrastró hacia la tierra. De no ser así, no habría leones, ni pandas, ni jirafas, ni nosotros. Pero, ¿cómo se convirtieron exactamente las aletas en extremidades? Es un misterio que siempre ha desafiado a los biólogos.

Los científicos saben definitivamente que ocurrió esta crucial transición, el registro fósil lo deja muy claro. Pero lo que no se ha determinado precisamente es cómo. Es posible que una nueva investigación dirigida por M. Brent Hawkins, un doctorado en genética y biología evolutiva en la Universidad de Harvard en Massachusetts, haya descubierto una vía genética crucial que hizo posible este cambio.

Hawkins y sus colegas descubrieron un pez cebra mutante con un poco usual par de huesos adicionales en la base de sus aletas pectorales. Los huesos se integran en el resto del cuerpo del pez, formando lo que los científicos llaman una articulación similar a una extremidad, repleta de conexiones musculares. Los huesos se asientan torpemente debajo de las aletas del pez cebra, empujando hacia arriba un extremo de toda la estructura.

Pero lo que realmente hace que sean importantes estos huesos fuera de lugar es cómo llegaron allí y lo que puede significar para la evolución de las extremidades.

Hace cientos de millones de años, los peces se dividieron efectivamente en dos linajes: peces con aletas radiadas y peces con aletas lobuladas. Los antiguos miembros del grupo con aletas en el lóbulo (que incluye al celacanto de solemne aspecto y todas las especies de peces pulmonados) se convirtieron posteriormente en especies con extremidades. Los peces con aletas radiadas siguieron su propio camino y nunca desarrollaron extremidades.

Los huesos adicionales descubiertos en el pez cebra mutante, conocidos como "radiales intermedios", se encuentran comúnmente en especies de cuatro miembros, tetrapodos, aunque en una forma más grande y más útil. Pero un pez cebra es un pez con aletas radiales: no tiene sentido que estén allí estos huesos adicionales. El hecho de que lo estén dice algo muy interesante.

De acuerdo con el trabajo de Hawkins y sus colegas (que aún no ha sido revisado por pares), El desarrollo de los huesos mutantes en el pez cebra parece estar regulado por el mismo grupo de genes, HOX11, que regula el desarrollo de los huesos del antebrazo en los tetrapodos, incluidos los humanos.

El pez cebra puede ser un pez con aletas radiadas, pero comparte un lejano ancestro con el pez lobulado. Descubrir que el gen HOX11 desencadena el desarrollo de estructuras nacientes similares a las extremidades es como reactivar una secuencia genética de 400 millones de años.

Cuando se contactó con ellos, los autores del nuevo artículo declinaron hacer comentarios, pero su trabajo ya ha llamado la atención de la comunidad de biología después de que subieron en línea una copia anticipada de su artículo.

Joost Woltering, biólogo de la Universidad de Constanza en Alemania, elogia la calidad de la investigación. Él dice que los diminutos huesos de pez cebra son ejemplo de un rasgo atávico: una estructura o función que existía en los ancestros de un organismo y que se perdió, pero se le puede pedir que reaparezca. (Un ejemplo famoso de otro rasgo atávico: en 2006 los investigadores demostraron que se puede incitar a los pollos a que desarrollen dientes similares a los caimanes).

En su artículo, Hawkins y sus colegas describen cómo secuenciaron el genoma de sus peces mutantes y lo compararon con los genes de los peces sin los huesos adicionales. Encontraron que un gen en particular, waslb, era diferente en los peces mutantes.

Luego, los científicos utilizaron CRISPR, una técnica de edición de genes, para confirmar en otros peces que la enfermedad no tenía un papel obvio en la generación de aletas normales pero sí interactuaba con HOX11 en mutantes que tenían radiales intermedios.

Los científicos activaron un interruptor genético y activaron una forma extremadamente básica de una extremidad, el mismo interruptor que puede haberse activado hace millones de años en los antepasados de los tetrapodos.

Matthew Wills, un paleobiólogo de la Universidad de Bath en Inglaterra, explica que las primeras extremidades que evolucionaron en especies acuáticas probablemente no fueron útiles para explorar la tierra - en su lugar, tal vez se usaron para otras actividades, como buscar a tientas a través de la vegetación submarina. Aunque estas primitivas estructuras óseas originalmente tenían otros usos, eventualmente evolucionaron a extremidades más complejas.

Si el hallazgo se sostiene, dice Wills, sugeriría que los genes que ya existían estaban "adaptados y modificados, y reutilizados en el desarrollo de las extremidades".

Para confirmar el hallazgo, Woltering sugiere un estudio de seguimiento para ver si los mismos genes están en juego en especies de peces con aletas lobuladas, como los peces pulmonados, que tienen aletas articuladas vagamente similares a las del pez cebra mutante.

Wouter Masselink, un biólogo molecular del Instituto de Investigación de Patología Molecular en Austria, considera que el trabajo es "primero técnico". Debido a que los peces pulmonados "representan un estado intermedio de transición de aleta a extremidad", está de acuerdo con las sugerencias de Woltering para confirmar el hallazgo.

Desentrañar la historia evolutiva de cientos millones de años atrás no es una tarea fácil. Pero las redes genéticas, transmitidas a través de miles de millones de generaciones, sí permiten a los científicos mirar de vez en cuando en el pasado. Gracias a un pez cebra mutante, es posible que hayamos logrado vislumbrar un eco susurrado, que nos remite a uno de los momentos más importantes de la evolución.

Artículo científico: Latent developmental potential to form limb-like skeletal structures in zebrafish

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