Un mismo proceso genético forma las branquias de los peces y los dedos de los mamíferos

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El pez elefante (Gnathonemus petersi), pariente de los tiburones, muestra aspectos fundamentales sobre el árbol evolutivo. Foto: Wikipedia.

Investigadores de la Universidad de Chicago (EE UU) y de Cambridge (Reino Unido), demuestran que el pez elefante (Gnathonemus petersi), pariente de los tiburones, emplea el mismo proceso genético para formar los opérculos óseos de las branquias que los lagartos y los mamíferos para formar sus dedos.

Cuando este gen se expresa durante el desarrollo embrionario produce enormes diferencias anatómicas entre el pez elefante y sus parientes próximos de la familia de los escualiformes.

“La investigación destaca cómo la evolución es extremadamente eficiente y se aprovecha de los mecanismos preexistentes, más que inventar otros nuevos”, explica Andrew Gillis, autor principal e investigador en la Universidad de Cambridge. “Con solo pequeñas variaciones del momento cuando o donde se expresa un gen en un embrión, se pueden obtener resultados anatómicos muy distintos en los adultos”.

El estudio, que se publica ahora online en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), confirma que ciertos animales, separados por millones de años de evolución, comparten programas genéticos similares para la formación de sus organismos.

“Es como tener un mismo clavo, que puede utilizarse para tipos de muebles muy diferentes”, afirma Neil Shubin, coautor del estudio y profesor de Biología y Anatomía de los Organismos de la Universidad de Chicago.

“Este pez esotérico, con su sistema anatómico tan particular, muestra aspectos fundamentales sobre el árbol evolutivo: que hay un proceso común compartido por tipos muy distintos de organismos”, añade Shubin.

En busca de similitudes genéticas

Los biólogos evolutivos buscan desde hace tiempo los mecanismos genéticos que hay detrás de las diferencias anatómicas, y por ello estudian los embriones de holocéfalos (peces de esqueleto cartilaginoso y apéndices llamados radios branquiales que crecen hacia fuera) y tiburones. Para comprobarlo, los investigadores tuvieron que viajar al fondo del océano donde los holocéfalos ponen sus huevos.

“Desgraciadamente, al pez elefante le gusta poner sus huevos en bahías fangosas, de aguas frías e infestadas de tiburones, por lo que pasamos meses buscando en lugares de este tipo al sudeste de Australia y Nueva Zelanda.”, señala el investigador británico.

Gillis utilizó las informaciones de pescadores locales y de biólogos de las pesquerías para encontrar áreas de cría del pez elefante potencialmente accesibles en Australia y Nueva Zelanda. Mediante exploraciones submarinas en esas regiones, Gillis y sus colegas pudieron recolectar preciosas muestras de embriones de pez elefante para llevar a los laboratorios de Chicago y Cambridge y hacer más análisis experimentales.

Los datos obtenidos demuestran cómo un pequeño cambio en el momento de la expresión del gen puede producir resultados anatómicos muy diferentes en especies próximas. La dinámica específica del pez elefante, que inicialmente dispone del potencial para tener cinco juegos de radios branquiales, antes de reducir su número a uno, es homóloga a la programación genética de otras especies enormemente diferentes, como los lagartos, que han reducido el número de dedos de sus extremidades.

“Básicamente se demuestra que la historia de las extremidades forma parte de un relato mucho más general: la historia de los apéndices o extremidades corporales”, apunta Shubin. “Hay un conjunto de herramientas común para todos los apéndices o extremidades corporales que conocemos; todos ellos son versiones que parten de un tronco común desde la perspectiva del desarrollo”, concluye el científico.