Cuando las criaturas marinas comenzaron a gatear y deslizarse por tierra hace unos 385 millones de años, llevaron consigo su armadura: escamas. La evidencia fósil muestra que los primeros animales terrestres retuvieron las escamas como una característica protectora mientras evolucionaban para florecer en tierra firme.
Pero a medida que pasaba el tiempo, y las especies se diversificaron, los animales comenzaron a deshacerse de las pesadas escamas de su herencia oceánica y reemplazarlas con pieles, cabello y plumas.
Hoy en día, los mecanismos moleculares del desarrollo de escamas en los peces siguen siendo notablemente similares a los mecanismos que también producen plumas en las aves, pelaje en los perros y pelo en los humanos, lo que sugiere un origen evolutivo común para innumerables apéndices de piel muy diferentes.
Un nuevo estudio, programado para publicación en línea el martes en la revista eLife , examina el proceso tal como ocurre en un modelo genético de laboratorio común, el pez cebra.
"Hemos descubierto que las vías moleculares que subyacen al desarrollo de escamas, pelos y plumas son sorprendentemente similares", dijo el autor principal del estudio, Andrew Aman, investigador postdoctoral en biología de la Universidad de Virginia.
Aman y sus coautores, incluido el investigador universitario de la UVA Alexis Fulbright, ahora candidato a doctorado en la Universidad de Utah, utilizaron herramientas moleculares para manipular y visualizar el desarrollo a escala en el pez cebra y descifrar los detalles de cómo funciona.Resulta que, como sospecharon los investigadores, los apéndices de la piel vistos hoy se originaron hace cientos de millones de años en ancestros ancestrales de vertebrados, antes del origen de extremidades, mandíbulas, dientes o incluso el esqueleto interno.
Si bien el pez cebra se ha estudiado durante décadas en experimentos genéticos de gran alcance, su desarrollo a gran escala se ha pasado por alto, según Aman.
"La piel del pez cebra, incluidas las escamas óseas, es en gran medida transparente y los investigadores probablemente simplemente han mirado más allá de las escamas hacia las estructuras internas", dijo. "Esta es un área madura para la investigación, así que tuvimos la idea de mirar elmaquinaria molecular que impulsa el desarrollo de patrones en el revestimiento de superficies. Descubrimos profundas similitudes en el desarrollo de todos los apéndices de la piel, ya sean escamas, cabello, pelaje o plumas ".
Aman trabaja en el laboratorio de David Parichy, autor principal del estudio y profesor distinguido de morfogénesis de la Fundación Pratt-Ivy en el Departamento de Biología de la UVA. El laboratorio de Parichy investiga la genética del desarrollo de la morfología del adulto, la biología y la evolución de las células madre, utilizando pez cebra y otros relacionadosespecies como modelos. Un alto porcentaje de los genes en estos peces de acuario comunes son los mismos que en los humanos, lo que refleja una ascendencia común que se remonta a los primeros vertebrados comunes que poblaron los antiguos mares.
Los patrones de desarrollo, como la forma en que las escamas toman forma y se forman en capas ligeramente superpuestas en el caso del pez cebra, hay más de 200 escamas redondas a cada lado del pez, es una parte crítica de todo el desarrollo, incluyendocómo las células madre se diferencian y se convierten, por ejemplo, en células óseas, células de la piel y cualquiera de los cientos de tipos de células que comprenden los aproximadamente 37 billones de células en el cuerpo humano.
La forma en que las células se diferencian y organizan en formas precisas y a veces se convierten en formas deformes que pueden provocar enfermedades congénitas, cánceres y otras anormalidades es de gran interés para los biólogos del desarrollo como Parichy y Aman. Comprender el proceso proporciona información sobre defectos de nacimiento,cáncer y enfermedades genéticas, y cómo se puede solucionar el proceso cuando sale mal.
Como ejemplo, los dientes, que en realidad son un apéndice epidérmico, a veces están sujetos a problemas de desarrollo. "Los defectos que encontramos en el desarrollo de la escama de pez recuerdan los problemas de desarrollo que pueden ocurrir con los dientes", dijo Parichy. "Dado que las escamas se regeneran, tal vez hay una manera de hacer que los dientes se regeneren "
"Esta investigación nos ayuda a establecer vínculos importantes entre la historia natural de la vida en la Tierra, el proceso evolutivo y la enfermedad humana", dijo Aman.
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Materiales proporcionado por Universidad de Virginia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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