Primer modelo de cómo ha evolucionado la melanina durante los últimos 400 millones de años
Una nueva investigación muestra que la melanina es más que algo que da color al cuerpo, desempeñando un importante papel en la evolución de los animales de sangre caliente y ayudó a definir cómo se ven en la actualidad las aves y los mamíferos.
Al estudiar dónde se encuentra la melanina en el cuerpo en los fósiles y en los animales modernos, los investigadores han producido el primer modelo de cómo ha evolucionado la melanina durante los últimos 400 millones de años.
Los paleontólogos de la University College Cork (UCC) han descubierto nuevas pruebas de que el destino de los animales vertebrados durante los últimos 400 millones de años ha sido determinado por pigmentos microscópicos de melanina.
Este nuevo giro en la historia de la evolución animal se basa en análisis de vanguardia de gránulos de melanina (melanosomas) en muchos diferentes vertebrados fósiles y modernos, incluidos peces, anfibios, reptiles, aves y mamíferos.
Imagen: Resumen de la comprensión actual de la ubicación de los melanosomas en diferentes tejidos y órganos corporales y funciones putativas en las principales clases de vertebrados.
La melanina y los melanosomas se han relacionado tradicionalmente con los tejidos corporales más externos, como la piel, el cabello y las plumas, con funciones importantes en la protección contra los rayos UV y la rigidez de los tejidos.
Sin embargo, los análisis de dónde almacenan melanina en el cuerpo los diferentes animales muestran que diferentes grupos de vertebrados concentran la melanina en diferentes órganos, revelando cambios en la forma en que los animales han usado la melanina durante los últimos 400 millones de años.
El estudio fue dirigido por los paleontólogos de la UCC, la profesora Maria McNamara, el Dr. Chris Rogers, la Dra. Valentina Rossi y la estudiante de doctorado Tiffany Slater, con un equipo internacional de biólogos evolutivos de Suiza.
"La mayoría de los estudios de melanina fósil se han centrado en la melanina en las plumas y la piel fósiles, y en los colores que tenían los antiguos animales", dijo la líder del estudio, la profesora McNamara. "Al comparar la melanina en diferentes animales (cuánta melanina tienen, en qué parte del cuerpo se produce, qué tipo y composición de melanina están presentes) y al estudiar los fósiles, descubrimos nueva evidencia de cambios en las funciones de la melanina a través del tiempo profundo".
Imagen: Fenotipos basados en melanina reportados en vertebrados fósiles y posibles eventos genómicos subyacentes a la evolución funcional de la melanina en vertebrados.
La investigación muestra que los anfibios y reptiles concentran la melanina en los órganos internos, donde apoya el sistema inmunológico y almacena metales. En aves y mamíferos, sin embargo, casi toda la melanina se encuentra en el cabello y las plumas. Esta diferencia tiene una fuente inesperada: la evolución del sistema inmunológico y los estilos de vida de los animales de sangre caliente.
"Hay pros y contras de tener melanina en el cuerpo", dijo el Dr. Rossi, miembro del equipo. "La melanina es muy beneficiosa, pero también genera radicales libres, que son dañinos. Esto crea un importante problema para los animales".
Durante la evolución del pelo y las plumas, los mamíferos y las aves desarrollaron sistemas inmunológicos más sofisticados que los de los anfibios y reptiles. Esto significó que ya no eran necesarias grandes cantidades de melanina en los órganos internos. El almacenamiento de melanina se trasladó luego al cabello y las plumas, que son tejidos muertos, eliminando así los metales nocivos y los radicales libres de las partes vivas del cuerpo.
"La melanina es una moneda de dos caras", dijo la profesora McNamara. "Es útil, pero tóxica. Básicamente, durante el Triásico temprano a las aves y los mamíferos se les ocurrió una ingeniosa solución: bombear melanina a los tejidos de piel nuevos, externos y muertos que estaban evolucionando en ese momento. Esto preparó el escenario para la evolución de la increíble diversidad de plumajes y patrones de pelaje que vemos hoy".
El estudio también muestra que los genes clave se pueden mapear en los fósiles en patrones de color, rastreando la evolución genética de la melanina a través del tiempo, y que los animales usan preferentemente formas menos tóxicas de melanina.
"Todavía hay mucho que no entendemos sobre la genética y la fisiología de la melanina", dijo el Dr. Ducrest de la Universidad de Lausana. "Lo que está claro, sin embargo, es que el registro fósil es una valiosa fuente de información que podemos utilizar en el futuro".
El estudio ha sido publicado en la revista Trends in Ecology and Evolution: Decoding the Evolution of Melanin in Vertebrates
