Brazos, piernas y arcos branquiales
La formación de los miembros humanos durante el desarrollo embrionario comparte el mismo programa genético que el que forma los arcos branquiales de los peces cartilaginosos.
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En 1878 el anatomista alemán Karl Gegenbaur presentó una teoría según la cual las aletas pareadas y finalmente los miembros como brazos o piernas de los vertebrados provendrían evolutivamente de una estructura que recordaba el arco branquial de los peces cartilaginosos. Sin embargo, poco o nada se encontró al respecto en el registro fósil que apoyara esta afirmación, por lo que esta teoría fue desacreditada durante estos 138 años.
Los últimos análisis muestran que la formación de los miembros humanos durante el desarrollo embrionario comparte el mismo programa genético que el que forma los arcos branquiales de los peces cartilaginosos, como los tiburones y las rayas, proporcionándose así pruebas de que esta teoría, de ya más de cien años de antigüedad, podría al final resultar cierta. La clave está en el gen Sonic hedgehog, cuyo nombre se inspira en un personaje de videojuego y descubierto hace tiempo en Harvard Medical School.
A diferencia de los demás peces, lo peces cartilaginosos tienen una serie de pliegues de piel que protegen las branquias. Esta piel se sujeta gracias a unos arcos de cartílago formados por apéndices denominados rayos branquiales. Estos rayos branquiales se extienden a modo de una serie de dedos orientados hacia abajo al lado del arco branquial.
Los análisis genéticos realizados en embriones de rayas han permitido encontrar similitudes entre el mecanismo que se usa durante el desarrollo embrionario de los arcos branquiales y los que permiten la formación de los miembros en humanos.
El gen Sonic hedgehog tiene como función el desarrollo de los miembros en humanos, dicta la identidad de cada dedo y mantiene el crecimiento de los huesos de los miembros.
En los embriones de mamíferos este gen dispone el eje del miembro en los primeros estadios del desarrollo embrionario. Así por ejemplo, en la mano este gen dicta al miembro qué lado será el correspondiente al pulgar que lado corresponderá al meñique. En estadios más tardíos este gen mantiene el crecimiento hasta que el miembro alcanza su tamaño completo.
Un estudio reciente liderado por Andrew Gillis (University of Cambridge) muestra que estas funciones del gen Sonic hedgehog están copiadas en el desarrollo embrionario del arco branquial en las rayas. El gen Sonic hedgehog realiza la misma función en ambos casos.
Este estudio muestra que algunos aspectos de la teoría de Gegenbaur podrían ser correctos y proporciona una mejor comprensión del origen de los vertebrados con mandíbula, incluidos los humanos.
Para estudiar este asunto el grupo de investigadores de University of Cambridge inhibieron el gen Sonic hedgehog en diferentes puntos durante el desarrollo embrionario de unos ráyidos.
Encontraron que si la acción de este gen era interrumpida muy pronto, las rayas branquiales se formaban en el lado equivocado del arco branquial. Si se interrumpía más tarde se formaban menos rayas branquiales, pero una vez crecidas lo hacían en el lado correcto del arco branquial. Esto mostraba que el gen trabaja de una manera notablemente similar en este caso que en la formación de miembros en otros vertebrados.
Tomado este resultado de manera extrema se podría interpretar como una prueba de que los miembros comparten el mismo programa genético que los arcos branquiales y que los miembros evolucionarían mediante la transformación de los arcos branquiales del ancestro de los vertebrados.
Pero también podría suceder que estas estructuras evolucionaran de forma separada reusando el mismo programa genético pre-existente. Sin pruebas fósiles todavía queda resolver esta cuestión definitivamente. El problema es que hay una gran laguna en este registro entre las especies con y sin aletas pareadas.
Los apéndices pareados, como los brazos y piernas en humanos, son unos rasgos anatómicos claves que distinguen a los vertebrados con mandíbulas de los otros grupos.
Lo que están aprendiendo ahora los investigadores del campo es que muchas novedades evolutivas no aparecieron súbitamente de cero, sino que surgieron a partir de usar para otros fines distintos para los que habían sido concebidos un número relativamente reducido de antiguos programa de desarrollo.
El empleo de peces cartilaginosos se debe no sólo a que inspiraron la teoría de Gegenbaur, sino a que también poseen muchas características que otros peces no tienen, por lo que se puede saber mucho sobre cómo opera la evolución.
Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=4916
Fuentes y referencias:
Artículo original
Sobre brazos y branquias.
El remoto origen de los dedos.
Foto: Andrew Gillis.
5 Comentarios
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miércoles 27 abril, 2016 @ 8:29 am
Parece que a Carl Gegenbaur le sucedió algo parecido a Alfred Wegener. Ambos alemanes y coetáneos durante casi un cuarto de siglo. Ambos tuvieron una inspiración porque estaban preparados para tenerla; uno en medicina-anatomía y otro en geofísica, respectivamente. A los dos se les minusvaloró en su tiempo. Alfred ha sido trabajosamente reconocido como precursor de la «tectónica de placas» y todo indica -según el artículo- que Carl está siendo corroborado.
Yo me pregunto por qué el mundo científico, en vez de desechar despectivamente -recuérdese también a Lynn Margulis- no se lo miran un poco y, al menos, dicen: humm… podría ser; veremos. Creo que, en vez de eso, con gran imaginación piensan: humm… nunca he oído o visto nada de eso. Vamos, que lo nuevo no es lo suyo; o quizá les molesta que alguien que no sea ellos piense.
Por cierto que hace un par de días, en una entrevista televisiva, hablaban de un tremendo posible alargamiento de la vida humana, con una juventud mucho más larga, una esperanza que nuestro Miguel Ángel ha expresado varias veces en sus comentarios. Y también está sobradamente cualificado: es su trabajo.
viernes 29 abril, 2016 @ 2:19 am
Muy querido amigo Tomás:
Podríamos concluir además que, si el registro fósil no parecía apoyar esa teoría, es que no lo estábamos interpretando bien. Además, no es la primera vez que nos ocurre: desde que ha llegado la Genética, ha habido que reclasificar a muchas especies de plantas y algunas de animales.
Sobre esa entrevista que mencionas, ¿recuerdas alguna cosa más?
Abrazos hasta el hermoso Mediterráneo.
viernes 29 abril, 2016 @ 7:50 am
A ver: voy a esforzarme. Hubo de ser sobre el 25 de este, pues la semana anterior estuve casi toda de viaje. Estoy casi seguro de que era en «Radio 5 todo noticias» que creo pertenece a RNE, porque es la que tengo puesta siempre y solo aprieto un botón que me lleva a música clásica si no me interesa el tema de que traten. También casi seguro que era en castellano -a algunas horas emiten en catalán, pero no suelo coincidir con ellas salvo excepciones-. Yo diría que es una investigación española; posiblemente en Cataluña o en Valencia. Hablaba de ello una mujer. Creo que mencionaba antioxidantes reparadores de ADN y me parece que se refería a los telómeros, aunque se mostraba brevemente a la defensiva por la cuestión del cáncer, ya que precisamente las células cancerígenas no mueren hasta que se cargan al enfermo (esto es de mi cosecha).
Pero ahora me viene a la memoria que puedo estar mezclando esto con una entrevista televisiva en la que se mostraban ratones tratados precisamente con esos antioxidantes. Se veían ratones de la misma generación, posiblemente hermanos, unos tratados y otros no. Los primeros no presentaban deterioro por la edad, mientras que a los segundos se les veía achacosos. Posiblemente esta entrevista fuese la misma noticia que la audio más que en visual, ya que también era una mujer la que explicaba la cosa.
Siento no poder darte más pistas. Bueno, sí, diría que la pude ver en la 2.
Nada más puedo recordar. Un fuerte abrazo.
sábado 30 abril, 2016 @ 12:16 am
Pues muchas gracias, querido Tomás, precisamente he encontrado un enlace de Radio 5 con fecha del 25: «El elixir de la eterna juventud», si bien en la parte que puedo abrir desde aquí hablan de algo diferente a lo que comentas.
En cuanto a los ratones que mencionas, ¿no serán estos?: http://neofronteras.com/?p=4864
Otro abrazo.
sábado 30 abril, 2016 @ 11:36 am
No, no eran esos porque tenían el pelaje bastante más claro. Lo vi en la tele después de haberlo oído en la radio.
Quizá me confundo de día, pero la cosa iba de lo que te explico. Es que he mirado lo del elixir de la eterna juventud y no trataban de deportistas longevos ni nada de eso. Lamento no saber complacerte.
Un abrazo.