Los rasgos que distinguen a los vertebrados de los invertebrados fueron posibles gracias a un conjunto de genes que aparecieron hace 500 millones de años.
Así lo reveló una investigación de la Universidad de Colorado en Boulder, que documenta un episodio de la evolución de rasgos exclusivos de los vertebrados.
Los hallazgos, publicados en la revista Nature, muestran que una familia de genes que solo está presente en los animales vertebrados es clave para formar durante el desarrollo embrionario el esqueleto de la cabeza y otros rasgos exclusivos.
“Todos los animales tienen esencialmente el mismo conjunto básico de ‘piezas de Lego‘ para hacerlos. Lo que muestra este estudio es que los vertebrados tienen algunas piezas especiales y las identificamos esas piezas especiales”, afirmó Daniel Medeiros, profesor asociado de ecología y biología evolutiva.
Las “piezas especiales” en los vertebrados se conocen como la vía de señalización de la endotelina, un conjunto de genes que influyen en la forma en que las células se comunican entre sí.
Los investigadores encontraron que esta familia de genes permite que las células de la cresta neural (que se desarrollan en rasgos únicos de vertebrados, como partes del esqueleto, células pigmentarias y el sistema nervioso periférico) proliferen y cumplan diferentes roles en el cuerpo.
Prueba genética
El equipo encabezado por Medeiros probó la hipótesis de que estas familias de genes también podrían dar lugar a nuevos rasgos, modificando genéticamente las larvas de lamprea marina, un tipo de pez sin mandíbula.
“Descubrimos que al eliminar esta nueva familia de genes, casi se pueden borrar la mayoría de los rasgos clave de los vertebrados que los hacen especiales”, afirmó el investigador.
Las teorías evolutivas han dado peso al papel de la duplicación del genoma en la evolución de rasgos. Sin embargo, los investigadores encontraron que no era tan crítica para las células de la cresta neural.
“Pensamos que la duplicación de genes era lo más importante. Pero aquí, encontramos que ambas cosas (nuevos genes y duplicaciones) sucedían a la vez”, dijo el investigador Tyler Square, actualmente en la Universidad de California Berkeley.
Ingeniería inversa
Los peces fueron los primeros vertebrados, a partir de los cuales evolucionaron todos los demás, incluidos los humanos.
Sin embargo, hay una brecha en los registros fósiles cuando los primeros peces estaban evolucionando, porque tenían esqueletos pequeños y blandos que no pudieron conservarse.
¿Cómo pueden los científicos averiguar de dónde vino el primer pez y, por lo tanto, cómo se formaron todos los vertebrados?
Al identificar los genes, los científicos podrían usar la “ingeniería inversa” para conocer cómo se produjo la evolución entre vertebrados e invertebrados. “En lugar de mirar fósiles, utilizamos herramientas como la biología molecular y la genética para tratar de comprender cómo ha sucedido la evolución”, explicó Square.
La criatura que eligieron para aplicar ingeniería inversa puede parecer un poco monstruosa. La lamprea de mar, un pez sin mandíbulas, divergió en evolución de otros peces hace 500 millones de años.
Debido a que se aferran a varias características de vertebrados más antiguos, esto les da a los investigadores la mejor instantánea de la etapa temprana de la evolución de los vertebrados con un organismo vivo en la actualidad.
“Una lamprea y un ser humano son extremadamente diferentes. Pero al hacer este tipo de estudios, podemos saber qué los hace iguales. Esto es algo que es realmente fundamental, no solo para los mamíferos y los humanos, sino para todos los vertebrados que existen”, afirmó Square.
