La “caja de herramientas genéticas” que los animales usan para crear aletas y miembros es la misma que controla el desarrollo de parte del esqueleto de las branquias en escualos.
Sabemos más o menos como surgieron nuestros brazos y piernas a partir de las aletas de algún pez del Devónico que quiso aventurarse a explorar tierra firme, pero ¿de dónde surgieron sus aletas? Pues al parecer usted puede caminar y manipular objetos con sus manos porque en un pasado aún más remoto un cordado necesitaba respirar y desarrolló bráquias. Al menos a esa conclusión han llegado Andrew Gillis y Neil Shubin de University of de Chicago, y Randall Dahn del Mount Desert Island Biological Laboratory.
“De hecho”, afirma Gillis, “el esquelo de cualquier apéndice del cuerpo de los animales está probablemente estructurado por el mismo programa genético de desarrollo que ahora hemos conseguido retrotraer hasta la formación de las branquias en los tiburones”. Es decir, han conseguido encontrar atrás en el tiempo el origen del programa genético que controla la formación de aletas y miembros y es más antiguo de lo se pudiera pensar en un principio.
El hallazgo es consistente con la vieja teoría, frecuentemente discutida en los libros de texto, de que las aletas, y más tarde los miembros, evolucionaron a partir de las branquias de algún vertebrado ya extinto. Como el registro fósil está incompleto no se puede concluir definitivamente que los miembros evolucionaron a partir de las branquias, pero esta investigación muestra que la arquitectura a escala genética de las branquias, aletas y miembros es la misma. Como las branquias son imprescindibles a la hora de respirar bajo el agua no es difícil suponer que surgieran antes que las aletas.
Ya vimos en esta web el maravillo hallazgo que supuso el descubrimiento en 2006 de Tiktaalik, un pez fósil que ya disponía de extremidades a medio camino entre las aletas de pez y las patas de los tetrápodos. Como en ese caso se demuestra por la prueba fósil la evolución usó el mismo programa de desarrollo que creaba las aletas para crear una estructura anatómica distinta, en este caso los miembros de los primeros animales que conquistaron la tierra firme. Como esta transición fue lenta dio tiempo a que algunos individuos fosilizarán justo en la transición.
No se han encontrado aún fósiles de hace cientos de millones de años en un estadio en el que algunas branquias se estén transformando en aletas, pero los genomas conservan muchos genes ancestrales que nos dan pistas sobre cómo fue la evolución. La evolución no suele operar desde cero, sino que utiliza genes ya existentes y los modifica para nuevas funciones. Lo que se suele ver desde el punto de vista anatómico es que ciertas partes del cuerpo son modificadas para convertirlas en otras.
El esqueleto de los arcos branquiales del tiburón muestra radios branquiales primitivos que sólo se encuentran en tiburones y otros peces cartilaginosos. Las branquias de los demás peces (derecha), los óseos, tienen arcos branquiales, pero ya carecen de radios. Foto: J. Andrew Gillis, University of Chicago.
En este caso han podido demostrar que el esqueleto de los arcos de las branquias y las aletas comparten los mecanismos genéticos de desarrollo. Además se muestra por primera vez que los arcos branquiales de los embriones de una especie de un especie de raya actual (escualo emparentado con los tiburones actuales y con los peces más primitivos que vivieron hace cientos de millones de años que posee radios branquiales) responden al tratamiento con de ácido retinoico (un derivado de la vitamina A) de la misma manera que lo hacen miembros y aletas: haciendo un duplicado especular de la estructura según el embrión se va desarrollando.
Según los investigadores la circuitería genética que estructura los apéndices que aparecen a pares, como brazos, piernas o aletas, tienen un origen evolutivo profundo y anterior al origen de los propios miembros.
Añaden que cuando los apéndices a pares surgieron, el mecanismo que se usó para crear el patrón esquelético fue tomado prestado del de las branquias. Según Gillis quizás deberíamos pensar en las branquias del tiburón como en otro tipo de apéndice, uno que es estructurado esencialmente de la misma manera que las aletas o miembros.
Las profundas similitudes regulatorias y funcionales entre apéndices a pares y el desarrollo de los radios branquiales, así como la antigüedad de la relación entre branquias y estos apéndices, sugiere que la red de señales inducidas por el ácido retinoico tuvo una función de desarrollo en las branquias anterior a la aparición de los apéndices en los vertebrados, y esta función ha sido retenida hasta hoy en día en las branquias de algunas especies de escualos.
Así que cuando se de un paseo por el parque y su mente sea libre de volar, piense en sus piernas como el producto, en última instancia, de una remota necesidad de respirar bajo el agua.
http://news.uchicago.edu/news.php?asset_id=1575
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