Jueves, 24 de junio de 2010
¿Cómo se convirtieron las aletas en extremidades?
La pérdida de los genes que guían el desarrollo de las aletas puede ayudar a explicar cómo los peces evolucionaron a vertebrados de cuatro extremidades, según un estudio.
En el período Devónico tardío, hace alrededor de 365 millones de años, los peces comenzaron a aventurarse en aguas poco profundas cercanas a la tierra con la ayuda de miembros de ocho dedos. Estos miembros habían evolucionado a partir de aletas; durante la transición, los huesos de nuestros antepasados perdieron filas de fibras rígidas, llamadas actinotriquias, que prestan apoyo estructural y guían el desarrollo de las aletas. Más tarde, se fue seleccionando el número de dedos a un máximo de cinco en cada extremidad.Marie-Andrée Akimenko, de la Universidad de Ottawa, en Canadá, y sus colegas, han dado una explicación de cómo nuestros ancestros perdieron sus aletas: han descubierto una familia de genes que codifican las proteínas que forman las fibras rígidas de las aletas. El actinodin y sus genes están presentes en el modelo de laboratorio del pez cebra y en el antiguo pez, pero no en los vertebrados de cuatro patas (tetrápodos), según informa el equipo en la revista Nature. Es más, los investigadores encontraron que la expresión de amortiguación de los genes en el pez cebra, también interrumpe la expresión de los genes que regulan el crecimiento de las extremidades y el número de dedos en otros animales.
Estos resultados indican que la pérdida de estos genes está relacionada con el cambio de aletas a extremidades. "Es un buen ejemplo de cómo los cambios en uno o dos genes pueden ser los responsables de una enorme transición evolutiva", señala Axel Meyer, biólogo de la Universidad de Konstanz en Alemania, que estudia la evolución del gen en los peces.
Pero tampoco es cierta una relación de causalidad. "La verdadera pregunta es: ¿perdimos estos genes por no usar las aletas o perdimos las aletas porque perdimos los genes?" señala Denis Duboule, biólogo de desarrollo evolutivo en el Instituto Federal Suizo de Tecnología en Lausanne (EPFL). "El problema es que, cuando se trata de una cuestión evolutiva, no puedes hacer el experimento."
Los investigadores buscaron los genes más activos expresados en las aletas del pez cebra que permitirían volver a crecer después de una amputación y señalaron dos con funciones anteriormente desconocidas. Ambos genes codifican proteínas que conforman una compleja estructura similar al colágeno, llamada elastoidin, en la que se encuentra la actinotriquia. El equipo de Akimenko también realizó búsquedas entre las bases de datos del genoma del pez cebra, y encontró dos genes adicionales que producían proteínas similares. Y se hizo un seguimiento de la expresión de estos cuatro y de los genes que siguen la aparición de la actinotriquia en el embrión del pez cebra y en la regeneración de las aletas de los adultos.
Bases de datos para otros peces óseos también contienen estos genes, pero no se encuentran en los tetrápodos. Esta familia de genes puede tener raíces muy antiguas, aparece en la secuencia parcial del genoma del tiburón elefante, que se desarrolló hace 450 millones de años y perteneciente a la familia viviente más antigua de vertebrados con mandíbulas.
El equipo pasó a usar morfolinos (pequeñas moléculas que se enlazan al ARN e previenen la fabricación de proteínas), para amortiguar la expresión de dos genes en los embriones de pez cebra. No encontraron ninguna actinotriquia en los pliegues embriónicos que normalmente dan lugar a las aletas, y los pliegues estaban poco desarrollados y enroscados.
Cuando, de la misma manera, se interrumpieron los dos genes de la regeneración de las aletas en adultos, hallaron que la distribución de actinotriquia se vio afectada. Por otra parte, en el pez cebra, dicha reducción se mostró en una expresión anormal de los genes que regulan el crecimiento de las extremidades y los dedos. Con anormalidades semejantes en otros animales, estos genes pueden causar el crecimiento de dedos adicionales, como los de aquellos primitivos ocho dedos vertebrados.
Algo se pierde, algo se gana
"Tendemos a pensar que unos genes nuevos traen nuevas funciones, pero este estudio muestra que la presencia de genes constriñe o dirige el desarrollo en determinadas direcciones", explica Meyer. "La pérdida del gen es en realidad una fuerza creativa en la evolución."
El estudio se limitó a tan sólo unos días, dada la corta vida de los morfolinos que bloquean el ARN, por lo que no era posible que Akimenko pudiese determinar si el hecho de interrumpir los genes también previene la formación de otras partes del esqueleto de la aleta, que desapareció durante la transición de las aletas a las extremidades.
En un futuro, se plantea introducir los genes en ratones y observar los efectos sobre el desarrollo de las extremidades. También quiere examinar el papel de los otros dos genes y determinar cómo se regulan. Los genes no son el único factor en la evolución de las aletas a extremidades, "sino sólo una pequeña pieza del rompecabezas que nos puede ayudar a entender esta transición", añadió Akimenko.
Fuente:
Bit Navegante