Identifican en peces el origen de las diferencias entre dorso y palma en extremidades
Un avance significativo en la comprensión de la evolución de las extremidades en vertebrados ha sido logrado por un grupo de investigadores. Su hallazgo arroja luz sobre cómo se estableció la distinción entre la parte superior e inferior de las extremidades hace más de 400 millones de años.
El equipo, integrado por científicos del Instituto de Biomedicina y Biotecnología de Cantabria (IBBTEC), la Universidad de Harvard (Estados Unidos) y el Centro Andaluz de Biología del Desarrollo (Sevilla), ha logrado identificar los mecanismos genéticos ancestrales que establecen qué parte de las aletas de los peces corresponde al dorso, o parte superior. Este sistema, revelan, ya existía mucho antes de que los vertebrados comenzaran su transición hacia la vida terrestre.
Publicado en la revista 'Current Biology' bajo el título 'The origin and evolution of dorsal determination mechanisms in vertebrate paired appendages', el estudio examina un gen específico que determina la dorsoventralidad en las extremidades.
- El gen Lmx1b y la dorsoventralidad
- La función del interruptor LARM
- La evolución de las aletas pares
- Las lochas de torrente y su adaptación
- Implicaciones en las enfermedades humanas
El gen Lmx1b y la dorsoventralidad
El estudio confirma que el gen Lmx1b, conocido por controlar la parte dorsal en especies como ratones, pollos y humanos, tiene la misma función en las aletas pectorales del pez cebra (Danio rerio). La eliminación de este gen mediante la herramienta de edición genética CRISPR-Cas9 provocó que la parte dorsal de las aletas desarrollara características propias de la parte ventral.
Este resultado se describió como una aleta "doble ventral", es decir, con dos caras ventrales y sin una parte dorsal, comparable a una mano con dos palmas. Dicha alteración genética evidencia la importancia esencial de Lmx1b para definir la orientación dorsal en las extremidades.
La función del interruptor LARM
Además del gen, el equipo identificó un conjunto de secuencias reguladoras del ADN denominadas LARM (Lmx1b-Associated Regulatory Modules). Estas actúan como un interruptor específico para Lmx1b en la zona dorsal y son funcionalmente equivalentes desde tiburones y peces óseos hasta vertebrados terrestres.
Estas secuencias reguladoras se han mantenido funcionalmente constantes durante al menos 450 millones de años, desde el ancestro común de los vertebrados con mandíbula, reafirmando su rol primordial en la determinación dorsal.
La evolución de las aletas pares
Se determinó que las aletas pares, como las pectorales y pélvicas, reutilizaron mecanismos genéticos originalmente involucrados en la formación de aletas mediales, como las aletas del lomo del pez. Sin embargo, los interruptores LARM actúan exclusivamente en las aletas pares y no controlan la expresión del gen en las aletas mediales.
Esto indica que el sistema regulador LARM no es un vestigio antiguo reaprovechado, sino una innovación evolutiva surgida junto con el origen de los miembros pares, que más tarde dieron lugar a las extremidades terrestres.
Las lochas de torrente y su adaptación
El trabajo también destaca un curioso fenómeno natural. Los peces conocidos como lochas de torrente, adaptados a ríos con corrientes fuertes, han desarrollado aletas pectorales con una morfología similar a las "doble ventrales" observadas en el laboratorio al eliminar Lmx1b.
El análisis genético de estas lochas mostró que las secuencias LARM han experimentado cambios específicos y rápidos, reflejando cómo la evolución natural ha modificado este interruptor genético. Esta variación es el primer ejemplo conocido de adaptación en la estructura dorso-ventral de extremidades vertebradas.
Implicaciones en las enfermedades humanas
El estudio no solo arroja luz sobre la evolución anatómica, sino que también aporta comprensión sobre enfermedades humanas como el síndrome de uña-rótula. Esta condición está relacionada con alteraciones en el gen LMX1B o en sus reguladores LARM, que causan la pérdida de características dorsales en las extremidades, como uñas y rótulas.