Cuando regenerábamos las patas como las salamandras
Los primeros tetrápodos terrestres (anfibios, reptiles, pájaros y mamíferos) tenían la capacidad de volver a desarrollar sus miembros perdidos
Javier Sampedro 6 NOV 2015 -
La evolución no es una historia de progreso constante: a veces va a peor. Poco después de conquistar la tierra firme, nuestros ancestros, los primeros tetrápodos terrestres, poseían la valiosa capacidad de regenerar los miembros perdidos en un accidente, como las patas y la cola. En alguna época posterior casi todos perdimos ese arte, y hoy solo lo conservan las salamandras. Si eso es progreso, que venga Dios y lo vea.
Nadia Fröbisch y sus colegas del Instituto Leibniz para la Evolución y la Biodiversidad, en Berlín, han hallado evidencias sólidas de regeneración de los miembros en unos anfibios fósiles excepcionalmente bien preservados del carbonífero tardío (hace 290 millones de años). Eso es poco después de que los tetrápodos evolucionaran a partir de los peces de aletas carnosas, en mitad del devónico (hace 390 millones de años), y 80 millones de años antes de que aparecieran las primeras salamandras. Presentan sus resultados en Nature.
¿Cómo se puede demostrar la regeneración en un fósil? La capacidad de regeneración de las salamandras está indisolublemente ligada a un tipo peculiar de desarrollo de las patas (llamado preaxial), en que los dos primeros dedos crecen antes que los demás. Esto conduce, en las salamandras actuales, a una morfología especial en los miembros. Y esa es la morfología que Fröbisch y sus colegas han observado en los fósiles.
Hasta ahora se pensaba que tanto ese tipo especial de desarrollo como la capacidad de regeneración eran innovaciones recientes de las salamandras. Los nuevos fósiles demuestran que no es así: la regeneración era una capacidad antigua que se ha perdido en todos los tetrápodos menos en las salamandras. Las pruebas son indirectas, pero consideradas convincentes por los expertos que han revisado el trabajo.
Los tetrápodos (animales con cuatro patas) son la superclase a la que pertenecemos los anfibios, los reptiles, los pájaros y los mamíferos, y todos evolucionamos a partir de los peces de aletas carnosas (o lobuladas), similares a los actuales celacantos. Nuestras piernas y brazos proceden de esas aletas, que aparecen apareadas en la misma posición del cuerpo. Los primeros tetrápodos, de hecho, fueron enteramente acuáticos, y los actuales anfibios recuerdan aquella antigua forma de vida con unas formas inmaduras todavía acuáticas y similares a peces: los renacuajos. No hace falta añadir que algunos tetrápodos, como los cetáceos, han regresado al agua de la que salieron millones de años antes.
“La investigación del desarrollo de las patas de los tetrápodos”, dice Fröbisch, “es un ejemplo crucial de cómo la integración de los datos paleontológicos y moleculares puede aportar un nuevo entendimiento de la evolución de sistemas orgánicos esenciales”. En un trabajo independiente publicado en Nature Communications, Jeremy Brockes y sus colegas del University College de Londres revelan su hallazgo de dos genes esenciales (Prod1 y Bmp2) para el desarrollo preaxial de los dedos de la salamandra, y por tanto también para su regeneración.
El estudio de la regeneración se considera importante no solo para la teoría evolutiva, sino también para la medicina regenerativa del futuro. Si nuestros órganos tuvieron originalmente la capacidad de regenerar y la han perdido, es posible que los científicos puedan persuadirlos de alguna forma para recuperar aquel arte. De momento solo es una idea, pero cada vez parece una idea mejor.
Como nada de esto existía en los vertebrados primitivos, la evolución tuvo que inventarlo más o menos en coincidencia con la conquista de la tierra firme por nuestros ancestros, o algo antes. Y lo hizo como de costumbre: copiando un sistema anterior que servía para otra cosa aparentemente muy distinta: organizar el cuerpo a lo largo de su eje antero-posterior (de cabeza a cola). De modo que el eje próximo-distal de nuestro brazo o pierna desciende del eje antero-posterior de nuestro cuerpo. En un sentido abstracto y profundo, ¡llevamos cuatro cuerpos pegados al cuerpo original!
Esta es la historia que han contado los genes Hox, una familia de genes que aparecen en fila a lo largo del cromosoma (Hox1, Hox2, Hox3... y así hasta 10 o 14, según el animal). Esto es así tanto en un insecto como en un humano, y esta fila de genes organiza en ambos el orden de los trozos del cuerpo: primero la cabeza, luego la parte superior del tronco, luego la parte siguiente del tronco, el abdomen y demás.
Con la aparición de los tetrápodos (o de sus ancestros de vida acuática), la fila Hox pasó a ocuparse también de otro eje, el que organiza el brazo de hombro a dedos. La propia fila Hox se duplicó dos veces, y hoy tenemos cuatro de esas filas enteras, aunque su interacción en los ejes del cuerpo y los miembros es complicada y parcialmente redundante.
Es el estilo de la evolución: copiar cosas de formas creativas.
Nadia Fröbisch y sus colegas del Instituto Leibniz para la Evolución y la Biodiversidad, en Berlín, han hallado evidencias sólidas de regeneración de los miembros en unos anfibios fósiles excepcionalmente bien preservados del carbonífero tardío (hace 290 millones de años). Eso es poco después de que los tetrápodos evolucionaran a partir de los peces de aletas carnosas, en mitad del devónico (hace 390 millones de años), y 80 millones de años antes de que aparecieran las primeras salamandras. Presentan sus resultados en Nature.
La capacidad de regeneración de las salamandras está ligada a un tipo peculiar de desarrollo de las patas, llamado preaxial, en que los dos primeros dedos crecen a"Pntes que los demás
Hasta ahora se pensaba que tanto ese tipo especial de desarrollo como la capacidad de regeneración eran innovaciones recientes de las salamandras. Los nuevos fósiles demuestran que no es así: la regeneración era una capacidad antigua que se ha perdido en todos los tetrápodos menos en las salamandras. Las pruebas son indirectas, pero consideradas convincentes por los expertos que han revisado el trabajo.
Los tetrápodos (animales con cuatro patas) son la superclase a la que pertenecemos los anfibios, los reptiles, los pájaros y los mamíferos, y todos evolucionamos a partir de los peces de aletas carnosas (o lobuladas), similares a los actuales celacantos. Nuestras piernas y brazos proceden de esas aletas, que aparecen apareadas en la misma posición del cuerpo. Los primeros tetrápodos, de hecho, fueron enteramente acuáticos, y los actuales anfibios recuerdan aquella antigua forma de vida con unas formas inmaduras todavía acuáticas y similares a peces: los renacuajos. No hace falta añadir que algunos tetrápodos, como los cetáceos, han regresado al agua de la que salieron millones de años antes.
“Es un ejemplo crucial de cómo la integración de los datos paleontológicos y moleculares puede aportar un nuevo entendimiento de la evolución de sistemas orgánicos esenciales”, dice Fröbisch
El estudio de la regeneración se considera importante no solo para la teoría evolutiva, sino también para la medicina regenerativa del futuro. Si nuestros órganos tuvieron originalmente la capacidad de regenerar y la han perdido, es posible que los científicos puedan persuadirlos de alguna forma para recuperar aquel arte. De momento solo es una idea, pero cada vez parece una idea mejor.
Copiando ejes de forma creativa
J. S.
Salvo por la capacidad de regeneración de las salamandras, el desarrollo de los miembros de los tetrápodos es un proceso extraordinariamente invariante, o “conservado”, en la jerga evolutiva. Ya se trate del ala de un pájaro, la aleta de una ballena o el brazo (o la pierna) de una persona, el plan de construcción es siempre el mismo, con un primer segmento proximal (es decir, el más pegado al cuerpo) compuesto de un único hueso (húmero en el brazo, fémur en la pierna); una zona media con dos huesos paralelos (cúbito y radio, o bien tibia y peroné) y una zona distal (la más lejana al cuerpo) con una organización periódica característica, aunque más variable, como la que representan nuestras muñecas y las falanges de nuestros dedos.Como nada de esto existía en los vertebrados primitivos, la evolución tuvo que inventarlo más o menos en coincidencia con la conquista de la tierra firme por nuestros ancestros, o algo antes. Y lo hizo como de costumbre: copiando un sistema anterior que servía para otra cosa aparentemente muy distinta: organizar el cuerpo a lo largo de su eje antero-posterior (de cabeza a cola). De modo que el eje próximo-distal de nuestro brazo o pierna desciende del eje antero-posterior de nuestro cuerpo. En un sentido abstracto y profundo, ¡llevamos cuatro cuerpos pegados al cuerpo original!
Esta es la historia que han contado los genes Hox, una familia de genes que aparecen en fila a lo largo del cromosoma (Hox1, Hox2, Hox3... y así hasta 10 o 14, según el animal). Esto es así tanto en un insecto como en un humano, y esta fila de genes organiza en ambos el orden de los trozos del cuerpo: primero la cabeza, luego la parte superior del tronco, luego la parte siguiente del tronco, el abdomen y demás.
Con la aparición de los tetrápodos (o de sus ancestros de vida acuática), la fila Hox pasó a ocuparse también de otro eje, el que organiza el brazo de hombro a dedos. La propia fila Hox se duplicó dos veces, y hoy tenemos cuatro de esas filas enteras, aunque su interacción en los ejes del cuerpo y los miembros es complicada y parcialmente redundante.
Es el estilo de la evolución: copiar cosas de formas creativas.
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