El estudiante graduado Paul González en la Estación Marina Hopkins de la Universidad de Stanford se convirtió recientemente en cazador, criador y agricultor de un raro gusano marino, todo para llenar un vacío considerable en nuestra comprensión de cómo se desarrollan los animales. Sabía que algunos animales pasan por un largo períodoetapa larval, una estrategia de desarrollo conocida como desarrollo indirecto, y este raro gusano fue su oportunidad de comprender mejor ese proceso.
Lo que descubrieron González y sus colegas fue que los gusanos pasan por una fase prolongada con poco más que cabeza. Este trabajo, publicado en la edición del 8 de diciembre de Biología actual , sugiere que muchos animales en el océano probablemente compartan esta etapa sin tronco, e incluso puede arrojar luz sobre el desarrollo biológico de los primeros animales.
"El desarrollo indirecto es la estrategia de desarrollo más frecuente de los invertebrados marinos y la vida evolucionó en el océano", dijo Chris Lowe, autor principal del artículo y profesor asociado de biología. "Esto significa que los primeros animales probablemente usaron este tipo de estrategias paradesarrollarse en adultos "
La mayoría de los animales de investigación que se encuentran comúnmente en los laboratorios, como los ratones, el pez cebra y el gusano C. elegans , son desarrolladores directos, especies que no pasan por una etapa larval distinta. Para comprender cómo los desarrolladores indirectos difieren de estos, González necesitaba estudiar un desarrollador indirecto que estuviera muy relacionado con un desarrollador directo bien estudiado.
Su mejor apuesta fue un grupo de invertebrados marinos llamado Hemichordata porque ya hay una gran cantidad de trabajo de desarrollo molecular realizado en desarrolladores directos en este grupo. Una falla en este plan fue que los desarrolladores indirectos en este phylum eran poco comunes en áreas cercanas alestación.
Sin inmutarse, González analizó las encuestas de fauna marina hasta que un estudio de 1994 le dio su gran oportunidad: Schizocardium californicum , una especie de gusano de bellota y desarrollador indirecto en el filo Hemichordata, estuvo una vez en Morro Bay, a solo dos horas de distancia.
Contactando a los investigadores de ese periódico de décadas de antigüedad, González obtuvo las coordenadas exactas de los gusanos. Una vez allí, se puso un traje de neopreno, preparó su pala y comenzó a buscar a los habitantes del océano de aspecto extraño.
Diversificando el estudio de la diversidad
Los desarrolladores directos se utilizan con mayor frecuencia en la investigación en gran medida por razones prácticas.
"Las especies terrestres de desarrollo directo se desarrollan rápidamente, su ciclo de vida es simple y son fáciles de criar en el laboratorio", dijo González, autor principal del artículo.
En comparación, los desarrolladores indirectos se desarrollan lentamente, tienen una etapa larval larga y sus larvas son difíciles de alimentar y mantener en cautiverio. Los adultos reproductores también son difíciles de mantener en el laboratorio y, como ha demostrado González, recolectarlos puede serun proceso arduo. Sin embargo, la relativa facilidad de estudiar a los desarrolladores directos ha provocado una falta de diversidad en lo que los científicos saben sobre evolución y desarrollo, dijo González.
"Al seleccionar especies convenientes, seleccionamos una muestra no aleatoria de diversidad animal, corriendo el riesgo de perder cosas interesantes", dijo. "Eso es lo que me llevó al laboratorio de Lowe. Nos especializamos en hacer preguntas evolutivas interesantes usando el desarrollobiología y genética molecular, y no tenemos miedo de empezar de cero y trabajar en animales con los que nadie ha trabajado antes "
cabezas de natación
Después de pasar meses perfeccionando las técnicas de cría y cría necesarias para estudiar estos gusanos, los investigadores finalmente pudieron secuenciar el ARN de varias etapas del desarrollo del gusano. Lo hicieron para ver dónde se activan o desactivan genes específicosun embrión
Descubrieron que en los gusanos, la actividad de ciertos genes que conduciría al desarrollo de un tronco se retrasa. Por lo tanto, durante la etapa larval, los gusanos son básicamente cabezas de natación.
"Cuando miras una larva, es como si estuvieras viendo un gusano de bellota que decidió retrasar el desarrollo de su tronco, inflar su cuerpo para que tenga forma de globo y flotar en el plancton para alimentarse de deliciosas algas".dijo González. "El desarrollo tardío del tronco es probablemente muy importante para desarrollar una forma del cuerpo que sea diferente a la de un gusano, y más adecuada para la vida en la columna de agua".
A medida que continúan creciendo, los gusanos de bellota eventualmente experimentan una metamorfosis en su plan corporal adulto. En este punto, los genes que regulan el desarrollo del tronco se activan y los gusanos comienzan a desarrollar el cuerpo largo que se encuentra en los adultos, lo que eventualmentecrece a unos 40 cm 15,8 pulgadas en el transcurso de varios años.
Solo el comienzo
Incluso con un resultado tan fascinante, esta investigación es solo el comienzo del examen de Lowe Lab de desarrolladores indirectos. Estos gusanos nunca nos contarán sobre enfermedades humanas, a diferencia del trabajo con células madre o ratones, pero podrían revelar las complejidades de cómola vida funciona para muchos organismos más allá de las especies modelo que hemos estudiado tanto. También pueden mostrarnos cómo la vida en general llegó a ser lo que es hoy.
"Dado lo generalizadas que son las larvas en el mundo animal, entendemos muy poco acerca de esta fase crítica en el desarrollo animal", dijo Lowe. "Estas no son el tipo de especies que desea elegir si desea una visión profunda y mecanicista del desarrollobiología. Pero, si su objetivo es comprender cómo han evolucionado los animales, entonces no puede evitar el uso de estas especies ".
A continuación, los investigadores quieren descubrir cómo ocurre el retraso en el desarrollo del cuerpo del gusano de la bellota. También han comenzado a secuenciar el genoma de S. californicum.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Stanford . Original escrito por Taylor Kubota. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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