¿SIMILITUD ENTRE LOS DEDOS HUMANOS Y LAS ALETAS DE LOS PECES?

Una nueva investigación ha explorado el misterio sobre la formación de las aletas de los peces se debe a mecanismos genéticos similares a los que regulan la formación de los dedos humanos.

Para el estudio se han realizado experimentos en modelos animales como el pez medaka y el ratón.

Los resultados de la investigación, actuada por científicos del CSIC en España, han revelado que los mecanismos que usan las células de las aletas de los peces y las de los dedos de mamíferos para dividirse son muy similares, a pesar de que estas estructuras son muy diferentes.

Entre otros cambios, los peces desarrollaron pulmones que les permitían extraer el oxígeno del aire y sus aletas, adaptadas a la natación, se transformaron en patas robustas que les permitieron caminar en el medio terrestre. Esta estructura de extremidad es la misma que podemos observar en el esqueleto humano. Pero, ¿de dónde vienen estos huesos, que no están presentes en los peces?

En concreto, el número de dedos que se forman está bajo el control de la vía Shh-Gli3. Si disminuye la actividad de esta, se forman menos de cinco dedos y si la vía está más activa, se forman más. De hecho, el gen Gli3 es responsable de restringir el número de dedos a cinco, y mutaciones en humanos o en ratón que inactivan este gen dan lugar a manos y pies con entre 6 y 9 dedos, lo que se conoce como polidactilia.

El estudio, cuyos primeros firmantes son Joaquín Letelier y Silvia Naranjo, ha sido resultado de una colaboración entre los grupos liderados por José Luis Gómez-Skarmeta, Juan Ramón Martínez-Morales y Javier López-Ríos, investigadores del CABD, Instituto mixto del CSIC, la Universidad Pablo de Olavide (UPO) y la Junta de Andalucía, y que recientemente ha renovado su acreditación como Unidad de Excelencia María de Maeztu.

Estos investigadores se plantearon: ¿Qué ocurre si inactivamos el gen Gli3 en peces, que no tienen dedos? Para responder a esta pregunta, López-Ríos explica: “Recurrimos a la tecnología CRISPR/Cas9 para eliminar la función del gen Gli3 en pez medaka, un pez de origen japonés y separado evolutivamente de los tetrápodos por más de 400 millones de años de evolución. Sorprendentemente, los peces que carecen de la actividad Gli3 desarrollan alelas mucho más grandes, con muchos más huesos, lo que recuerda a la polidactilia que aparece en ratones y humanos cuando Gli3 no funciona correctamente”.

Mediante métodos moleculares y genéticos, se concluye que las aletas de los peces y nuestros dedos se forman mediante mecanismos parecidos, pero no idénticos, y que nuevos genes se fueron incorporando a estas redes de regulación que controlan el desarrollo de la extremidad para dar lugar al esqueleto de nuestros brazos y piernas como los conocemos en la actualidad.

Estos estudios revelan que la función primigenia de la vía Shh-Gli3 era controlar el tamaño de las aletas, y que esta función se ha mantenido en las aletas de los peces y los dedos de los tetrápodos, lo que indica que, al contrario de lo que se pensaba, existe una relación ancestral muy profunda entre estas estructuras.

Fuentes: Agencia Sinc, El País, Noticias de la Ciencia

EL ANIMAL QUE PERDIÓ LOS GENES NECESARIOS PARA TENER UN CORAZÓN HUMANO

Cuando una persona se zambulle en la playa y traga agua, es muy probable que se haya tragado sin querer un Oikopleura dioica, un animal de apenas tres milímetros que está en abundancia en los mares templados. El equipo del biólogo Cristian Cañestro los cría en su laboratorio de la Universidad de Barcelona, porque es un bicho que esconde muchos secretos sobre qué es en realidad una persona. Estos científicos acaban de revelar que los Oikopleura y sus parientes perdieron “de forma masiva” los genes necesarios para formar un corazón humano, un descubrimiento que suscita numerosas preguntas trascendentales.

El corazón del Oikopleura solo tiene seis células, cuyos latidos mantienen vivo al animal. El singular organismo pertenece a los tunicados, el grupo hermano de los vertebrados. Si se imagina la evolución como una carretera, los tunicados y los vertebrados caminaron juntos hasta que sus pasos se separaron hace unos 500 millones de años. Su ancestro común tenía multitud de genes que hoy son esenciales para formar un corazón humano, pero el análisis genético del Oikopleura muestra una pérdida masiva de estos genes por el camino. Cañestro y su colega Ricard Albalat son especialistas mundiales en investigar la pérdida de genes como motor de la evolución. 

Los investigadores creen que la forma ancestral de los tunicados era sedentaria, fijada al fondo marino, y no un animal nadador como se pensaba hasta ahora. Perder los genes necesarios para poseer un corazón más sofisticado habría permitido al Oikopleura acelerar su desarrollo y disponer en apenas unas horas de un órgano cardiaco sencillo, lo que facilitó su salto a la vida libre, flotando en el océano.

Al contemplar un teléfono del siglo XX, un observador ignorante podría pensar que estos aparatos requieren un cable como característica esencial. Al ver un móvil del siglo XXI, el concepto de teléfono cambia radicalmente. Lo mismo ocurre con los seres vivos. Ver las piezas genéticas que faltan en el Oikopleura permite entender cuáles son las imprescindibles para formar un animal con boca, cerebro y corazón. La tortilla deconstruida de la vida. En esos genes fundamentales podrían esconderse mutaciones que expliquen por qué, por ejemplo, tantos deportistas sufren muerte súbita sin causa conocida, según hipotetiza Cañestro.

 Fuente: El País

LA PÉRDIDA GENÉTICA COMO FUERZA EVOLUTIVA

Durante muchos años, el campo de la biología evolutiva no había prestado mucha atención a la desaparición de genes, todos sus esfuerzos estaban enfocados en las duplicaciones génicas y las nuevas funciones biológicas. Sin embargo, cada vez son distinguidas más pérdidas génicas que pueden ser de carácter adaptativo”, explica Cristian Cañestro, investigador principal de este experimento, “Es decir, perder ciertos genes puede comportar también ventajas evolutivas que pueden relacionarse con la adquisición de innovaciones biológicas de los organismos”.

Un Oikopleura dioica es un animal de tres milímetros que habita en los mares templados, es un organismo del zooplancton marino del grupo de las apendicularias y utilizado para investigar como modelo animal para estudiar el impacto de la pérdida génica como fuerza evolutiva. 

La vida surgió en formas microscópicas y fue evolucionando, ganando complejidad, hasta llegar al ser humano. El corazón del Oikopleura solo tiene seis células. El singular organismo pertenece a los tunicados, el grupo hermano de los vertebrados. Si se imagina la evolución de estos, los tunicados y los vertebrados caminaron juntos hasta que se separaron hace unos 500 millones de años. Su ancestro común tenía multitud de genes que hoy son esenciales para formar un corazón humano, pero el análisis genético del Oikopleura muestra una pérdida masiva de estos genes. Eso nos ha llevado a inferir que el ancestro común de todos los tunicados era un organismo de vida sésil, y no uno de vida libre, como se pensaba hasta ahora”, prosigue el investigador. 

Cañestro y Ricard Albalat están especializados en investigar la pérdida de genes como motor de la evolución. Los investigadores creen que la forma ancestral de los tunicados era sedentaria, fijada al fondo marino, y no un animal nadador como se creía hasta ahora. Perder los genes necesarios para poseer un corazón más sofisticado habría permitido al Oikopleura acelerar su desarrollo y facilitar su salto a la vida libre, flotando en el océano.                                                                                              

El artículo señala que la desaparición masiva de genes podría estar ligada a tres innovaciones evolutivas. 

Una primera adaptación fue la aceleración en el proceso de desarrollo del corazón (cardiogénesis). Esta permitió que las apendicularias tuvieran este órgano plenamente operativo al iniciar su estilo de vida libre.

La segunda está ligada al rediseño de una nueva estructura del corazón que pudo mejorar la circulación de la hemolinfa o más conocida como la ‘sangre’ de los invertebrados.

Por último, la desaparición de la musculatura faríngea en el tronco de Oikopleura dioica sería una tercera innovación evolutiva en la ruta hacia la vida de natación activa. Este trabajo de investigación básica perfila un nuevo escenario evolutivo para resolver incógnitas sobre el origen y la evolución de las especies.

Fuentes: Sinc, El País