23 de diciembre de 2014

La muñeca y los dedos tienen un origen acuático

La muñeca y los dedos tienen un origen acuático
NATIONAL SCIENCE FOUNDATION

MADRID, 23 Dic. (EUROPA PRESS) -

   Paleontólogos han documentado las adaptaciones evolutivas necesarias para que el antiguo pez de aletas lobuladas transformara sus aletas pectorales que usaba bajo el agua en estructuras óseas.

   Esto permitió a estos tetrápodos emergentes, animales con extremidades, arrastrarse en aguas poco profundas o en la tierra, pero los biólogos evolutivos se han preguntado por qué la estructura moderna llamada autopodio, que comprende las muñecas y los dedos o los tobillos y dedos de los pies, no tiene contrapartida morfológica evidente en las aletas de los peces vivos.

   Ahora, investigadores argumentan en un artículo que se publica este lunes en 'Proceedings of the National Academy of Sciences', que los esfuerzos anteriores por conectar la aleta con los dedos se quedaron cortos, ya que se centraron en el pez equivocado. En su lugar, estos expertos han encontrado la maquinaria genética rudimentaria para el montaje del autopodio del mamífero en un pez no modelo, el gar manchado, cuyo genoma fue secuenciado recientemente.

   "Los fósiles muestran que la muñeca y los dedos tienen claramente un origen acuático", afirma Neil Shubin, profesor de Biología y Anatomía de Organismos en la Universidad de Chicago, Estados Unidos, y líder del equipo que descubrió el 'Tiktaalik' en 2004. "Pero aletas y extremidades tienen diferentes propósitos; han evolucionado en direcciones diferentes, desde que divergieron. Queríamos explorar y entender mejor sus conexiones mediante la adición de datos genéticos y moleculares a lo que ya conocemos por el registro fósil", agrega.

   Los intentos iniciales por confirmar el vínculo basados en comparar la forma de los huesos de las aletas y las extremidades fueron infructuosos. El autopodio difiere de la mayoría de aletas. La muñeca se compone de una serie de pequeños huesos nodulares, seguida de huesos delgados largos que componen los dígitos, mientras los huesos de las aletas de los peces que viven son muy diferentes, con un conjunto de huesos largos que terminan en pequeños huesos circulares llamados radiales.

   Los genes primarios que dan forma a los huesos, conocidos como los grupos HoxD y HOXA, también difieren. Primero, los investigadores pusieron a prueba la capacidad de los "interruptores" genéticos que controlan los genes HoxD y HOXA de los teleósteos, los peces óseos 'actinopterigios', para dar forma al desarrollo de extremidades de ratones transgénicos. Sin embargo, los interruptores de control de los peces, no provocan ninguna actividad en el autopodio.

   Los peces teleósteos, un vasto grupo que incluye a casi todos los peces comerciales del mundo, son ampliamente estudiados, pero los investigadores comenzaron a darse cuenta de que no eran la comparación ideal para los estudios de cómo se regulan los genes antiguos y, cuando buscaron interruptores genéticos de consolidación de los dedos y la muñeca, vieron "una falta de conservación de la secuencia" en especies de teleósteos.

   Los expertos rastrearon la cuestión hasta un cambio radical en la genética de los peces teleósteos. Hace más de 300 millones de años, después de que las criaturas similares a los peces se convirtieron en los tetrápodos separándose de otros peces óseos, un antepasado común del linaje de los teleósteos pasó por una duplicación del genoma completo (WGD, por sus siglas en inglés), un fenómeno que ha ocurrido varias veces en la evolución.

   Al duplicar todo el repertorio genético de los peces teleósteos, este WGD les proporcionó un enorme potencial de diversificación, lo que puede haber contribuido a que los teleósteos se adaptaran, con el tiempo, a una variedad de entornos en todo el mundo. En el proceso, "los interruptores genéticos que controlan genes de construcción del autopodio lograron derivar y mezclarse, lo que les permitió cambiar algunas de sus funciones, así como hacer que sea más difícil identificarlos en las comparaciones con otros animales, como los ratones", plantea Andrew Gehrke, estudiante graduado en el laboratorio de Shubin y autor principal del estudio.

   Sin embargo, no todos los peces óseos pasaron por toda la duplicación del genoma. El gar manchado, un primitivo pez de agua dulce nativo de América del Norte, se separó de los peces teleósteos antes del WGD. Cuando el equipo de investigación comparó interruptores de genes Hox del gar manchado con los tetrápodos, encontró "un nivel de profunda conservación de los vertebrados sin precedentes y no descrito previamente en el aparato regulador del autopodio", lo que sugiere un alto grado de similitud entre "las radiales distales de los peces óseos y el autopodio de los tetrápodos".

   Los autores de este trabajo probaron esto insertando interruptores de genes relacionados con el desarrollo de la aleta de gar en ratones en desarrollo, lo que provocó patrones de actividad que eran "casi indistinguibles" de los impulsados por el genoma del ratón, señalan los investadores. "En general, nuestros resultados proporcionan apoyo a un origen antiguo de la fase 'tardía' de expresión de Hox que se encarga de la construcción del autopodio", concluyen.

     TE PUEDE INTERESAR... 

      El ser humano perfecto genéticamente es el de Puerto Rico

      Los genes influyen en quién será tu pareja