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Las bases genéticas de la respiración pulmonar o la de los movimientos de las extremidades fueron establecidas en los antepasados de los peces 50 millones de años antes de la famosa transición a tierra firme.

Esquema de evolución de los peces y tetrapodos (hacer clic sobre la imagen para ampliar). Fuente: Guojie Zhang.

Normalmente pensamos que los pulmones o las extremidades fueron innovaciones que aparecieron por evolución en el momento en el que se produjo la transición de peces a animales de tierra firma.

Un estudio del genoma de peces primitivos realizado por investigadores de la Universidad de Copenague sostiene que las bases genéticas de la respiración pulmonar o la de los movimientos de los miembros fueron establecidas en los antepasados de los peces 50 millones de años antes de esa famosa transición.

Este estudio cambia la comprensión que tenemos de uno de los puntos clave de nuestra propia historia evolutiva, pues tanto los humanos, como el resto de los vertebrados terrestres evolucionaron a partir de los peces.

Todo empezó cuando ciertos peces empezaron a aventurarse de vez en cuando en tierra firme hace unos 370 millones de años y dieron lugar a los animales a los que hemos llamado tetrápodos.

Según la visión tradicional de este hecho, nuestros antepasados de ese momento salieron del agua mientras convertían sus aletas en patas y empezaban a respirar aire.

Sin embargo, ni las patas ni los pulmones fueron innovaciones que aparecerían tan tarde. Nuestro pez antepasado que vivió 50 millones de antes de los tetrápodos ya tenía los genes necesarios para la formación de extremidades y para la respiración de aire que se necesitaron mucho más tarde para adentrarse en tierra firme. Estos genes están presentes tanto en humanos como en un grupo de peces primitivos.

Así que estos genes contribuyeron a la transición del agua a tierra firme y cambia la visión tradicional de la secuencia de eventos que se dieron para dicho salto evolutivo.

«Somos ahora capaces de demostrar que las bases genéticas que subyacen a estas funciones biológicas se dieron mucho antes de que los primeros animales salieran a la orilla», dice Guojie Zhang (Universidad de Copenague).

El grupo de peces sobre el que está basado el estudio es el de los peces poliptéridos (Polypteridae) o bichires. Es una familia de peces actinopterigios de aspecto muy primitivo y la única del orden Polypteriformes. Todas las especies son de agua dulce y se encuentran confinadas a las aguas de ríos y lagos de África. Estos peces se separaron evolutivamente del resto de los peces hace 420 millones de años.

La secuenciación de su genoma demuestra que los mismos genes necesarios para formación de extremidades o pulmones, y que están vertebrados terrestres como el ser humano, ya estaban presentes en estos peces por aquel entonces.

En la actualidad los bichires se mueven en tierra firme usando sus aletas pectorales como si fueran miembros locomotores y de una manera similar a como lo harían los primeros tetrápodos. Los investigadores que han realizado este estudio sugieren que esas aletas serían igual a la de nuestro antepasado pez y las usarían de manera similar.

Los genes revelan que la articulación que conecta el hueso metapterygium con los huesos radiales en la aleta pectoral de los bichires es homólogo a articulación sinovial en humanos que conecta los huesos del brazo y del antebrazo.

La secuencia de ADN que controla la formación de esta articulación ya existía en el antepasado de los peces óseos y está todavía presente en estos peces africanos primitivos y en los vertebrados terrestres. En algún momento esta secuencia de la articulación sinovial se perdió en todos los peces óseos comunes o teleósteos.

Los bichires y otros peces primitivos tienen un par de pulmones que anatómicamente se asemejan a los nuestros. El estudio demuestra que estos pulmones funcionan de manera similar y son expresados con la misma secuencia de genes que en humanos.

A la misma vez, el estudio demuestra que los tejidos de los pulmones y la vejiga natatoria en estos peces son muy similares en la expresión genética, lo que confirmaría que son órganos homólogos tal y como predijo Darwin en su día. Pero, mientras que Darwin sugirió que la vejiga natatoria se convirtió en pulmones, el estudio apunta a que la vejiga natatoria evolucionó a partir de los pulmones.

El estudio sugiere que nuestro antepasado pez óseo tenía pulmones primitivos funcionales y que, a través de la historia evolutiva, una de las ramas conservó los pulmones y se adaptaron a respirar aire y terminarían dando lugar a los tetrápodos. La otra rama de peces modificó la estructura de los pulmones hasta transformarlos en la vejiga natatoria, dando lugar a los peces teleósteos. Esto les permitió mantener la flotabilidad y percibir la presión, lo que les dotó de mejores posibilidades para vivir bajo el agua.

«El estudio nos aclara de dónde vienen nuestros órganos corporales y cómo su función está codificada en el genoma. Por lo tanto, algunas de las funciones relacionadas con los pulmones y las extremidades no evolucionaron en el momento en que ocurrió la transición de agua a tierra, pero están codificadas por algunos mecanismos reguladores de antiguos genes que ya estaban presentes en nuestro pez ancestral mucho antes de conquistar tierra firme. Es interesante que estas secuencias genéticas todavía estén presentes en estos ‘fósiles vivientes’ que nos ofrecen la oportunidad de rastrear el origen de estos genes «, concluye Guojie Zhang.

Como moraleja, una vez más, hay que recalcar lo importante que es conservar la biodiversidad, pues con la extinción de las especies se nos sustrae una información insustituible para poder contestar preguntas transcendentales como, ¿qué somos?, o ¿de dónde venimos?

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Fuentes y referencias:
Artículo original.
Esquema: Guojie Zhang.
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