Un estudio busca entender la conquista de los peces de la tierra: las aletas y los dedos tienen mecanismos similares

  • La publicación indaga en cómo se formaron los dedos en los primeros vertebrados que conquistaron el medio terrestre.
  • La mutación del gen Gli3 hace que se formen demasiados huesos en el esqueleto de la mano del ratón o de la aleta del pez
  • Durante la aparición evolutiva de los dedos, se reclutaron mecanismos génicos que ya estaban operando en las aletas.
La mutación del gen Gli3 hace que se formen demasiados huesos en el esqueleto de la mano del ratón.
La mutación del gen Gli3 hace que se formen demasiados huesos en el esqueleto de la mano del ratón.
CSIC

En un nuevo estudio, el CSIC ha revelado que los mecanismos que usan las células de las aletas de los peces y de los dedos de mamíferos para dividirse son muy similares, a pesar de tener estructuras diferentes. Los resultados se han obtenido mediante un experimento en modelos de animales como el pez medaka y el ratón.

"Un problema central y fascinante en biología evolutiva es tratar de entender cómo un cierto linaje de peces fue capaz de conquistar el medio terrestre hace más de 350 millones de años", explica Javier López-Ríos, investigador del CSIC en el Centro Andaluz de Biología del Desarrollo (CABD). "Estos primeros tetrápodos (del griego tetra 'cuatro' y podo 'pies') constituyen los ancestros de todos los anfibios, reptiles, aves y mamíferos actuales, incluyendo a los seres humanos", añade.

Estos animales que cambiaron de entorno desarrollaron pulmones que les permitían extraer el oxígeno del aire y sus aletas, adaptadas a la natación, se transformaron en patas robustas que les permitieron caminar en el medio terrestre.

"Esta estructura de extremidad (brazo, antebrazo, muñeca y dedos), es la misma que podemos observar en el esqueleto humano. Pero, ¿de dónde vienen estos huesos, que no están presentes en los peces?", dice López-Ríos.

"En concreto, el número de dedos que se forman está bajo el control de la vía Shh-Gli3. Si disminuye la actividad de esta, se forman menos de cinco dedos y si la vía está más activa, se forman más. De hecho, el gen Gli3 es responsable de restringir el número de dedos a cinco, y mutaciones en humanos o en ratón que inactivan este gen dan lugar a manos y pies con entre 6 y 9 dedos, lo que se conoce como polidactilia", afirma el investigador.

El estudio firmado principalmente por Joaquín Letelier y Silvia Naranjo, y ha sido resultado de una colaboración entre los grupos liderados por José Luis Gómez-Skarmeta, Juan Ramón Martínez-Morales y Javier López-Ríos, investigadores del CABD, instituto mixto del CSIC, la Universidad Pablo de Olavide (UPO) y la Junta de Andalucía. Ha contado con la colaboración de la Universidad Mayor, en Santiago de Chile y del paleontólogo Neil Shubin, de la Universidad de Chicago.

Para responder a lo que  ocurre si inactivamos el gen Gli3 en peces, que no tienen dedos, López-Ríos explica que para responder a la pregunta: "Recurrimos a la tecnología CRISPR/Cas9 para eliminar la función del gen Gli3 en pez medaka, un pez de origen japonés y separado evolutivamente de los tetrápodos por más de 400 millones de años de evolución. Sorprendentemente, los peces que carecen de la actividad Gli3 desarrollan alelas mucho más grandes, con muchos más huesos, lo que recuerda a la polidactilia que aparece en ratones y humanos cuando Gli3 no funciona correctamente".

"Mediante métodos moleculares y genéticos, pudimos concluir que las aletas de los peces y nuestros dedos se forman mediante mecanismos parecidos, pero no idénticos, y que nuevos genes se fueron incorporando a estas redes de regulación que controlan el desarrollo de la extremidad para dar lugar al esqueleto de nuestros brazos y piernas como los conocemos en la actualidad", afirma el investigador.

El estudio revela que la función primigenia de la vía Shh-Gli3 era controlar el tamaño de las aletas, y que esta función se ha mantenido en las aletas de los peces y los dedos de los tetrápodos, lo que indica que, al contrario de lo que se pensaba, existe una relación ancestral muy profunda entre estas estructuras.

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