Investigadores se acercan a explicar la evolución de la transición de aletas a extremidades gracias al estudio del genoma de un pez

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Un equipo internacional de investigadores ha desentrañado el genoma del famoso y enigmático pez «aleta de arco», de acuerdo a su artículo publicado en Nature Genetics.

Un linaje diverso y misterioso

Amia calva es el único representante vivo de un linaje de peces que ahora se conocen solo a través del registro fósil y encarna una combinación única de características ancestrales y modernas de peces. Por ejemplo, una respiración similar a la basada en pulmones combinada con escamas simplificadas y cola reducida.

El misterioso pez también tiene una posición especial en el árbol genealógico, pues se encuentra entre los teleósteos. Este es un grupo grande y diverso de especies muy antiguas y especies que surgieron recientemente. Aquí, A. calva comparte lazos familiares con esturiones, peces espátula y bichires.  Debido a su posición especial en el árbol de la vida, los científicos están interesados en su genoma ya que buscan conocer la base genética de las diversas características de «aleta de arco».

M. Brent Hawkins, coautor del estudio, había examinado la evolución y el desarrollo de la aleta pectoral del A. calva. contribuyendo previamente con hallazgos sorprendentes a la publicación.

La aleta pectoral tiene la «configuración» ancestral del esqueleto de esta especie, por lo que Hawkins se centró en ella para su tesis doctoral. Dicha aleta tiene una estructura llamada metapterigio, que es la parte homóloga a los huesos de las extremidades de los tetrápodos, como los anfibios. Los organismos modelo, como el pez cebra, han perdido el metapterigión, lo cual dificulta las comparaciones entre la aleta y la extremidad.

Al estudiar la aleta de A. calva, los científicos pueden usar el conocimiento del desarrollo de aleta de arco como un trampolín para unir el desarrollo de la aleta de los teleósteos con el desarrollo de las extremidades de los tetrápodos. Esto nos ayudaría a explicar la evolución de la transición de aletas a extremidades.

El secreto está en la aleta

El trabajo de Hawkins consistió en extraer ARNm de muestras de aletas pectorales recolectadas de embriones del pez aleta de arco, también llamado «lucio de barro», con el objetivo de determinar cuáles son los genes que se activan en la aleta en desarrollo. Luego de identificarlos, utilizó la técnica de hibridación in situ para visualizar el lugar dónde se activan durante el crecimiento de las aletas.

“Hemos caracterizado muchos de los genes involucrados en el patrón de apéndices. Tenemos una buena idea de cuáles son los genes esenciales de las aletas y las extremidades y dónde deben activarse ”, dijo Hawkins. Sin embargo, cuando analizó los datos de las aletas, se sorprendió con los resultados.

Si bien las aletas pectorales expresaron varios de los genes de crecimiento usuales en estos apéndices, algunos de los más críticos estaban de hecho completamente ausentes. Uno de esos, llamado factor de crecimiento de fibroblastos 8 (Fgf8), se activa en el extremo más alejado de las aletas y extremidades en desarrollo y es necesario para el crecimiento de estos apéndices.

Los investigadores explican que cuando se pierde Fgf8, el crecimiento del apéndice se ve afectado. Pero, si se aplica Fgf8 adicional a un embrión, puede provocar la formación de una nueva extremidad.

«Todas las demás aletas y miembros que conocemos expresan Fgf8 durante el desarrollo», señala Hawkins.

Flexibilidad genética

“Observar que las aletas bowfin no expresan Fgf8 es como encontrar un automóvil que funciona sin pedal de acelerador. El que la aleta haya logrado este «recableado» indica una flexibilidad inesperada en su desarrollo. Con el genoma en la mano, ahora podemos informar cómo evolucionó esta flexibilidad«.

Gracias a los hallazgos sobre los genes y las proteínas codificadas por particular «aleta de arco» es posible notar que los mecanismos genéticos no son invariables. Incluso aquellos que guían la formación de estructuras importantes como las aletas y las extremidades.

«Al estudiar más especies, aprendemos cuáles reglas son estrictas y rápidas y con cuáles la evolución puede jugar. Nuestro estudio muestra la importancia de muestrear una franja más amplia de diversidad natural. Lograríamos descubrir excepciones importantes a las reglas establecidas ”, concluye Hawkins.

(Con información de robotitus.com)

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