Una mutación casual que condujo a defectos en la columna vertebral en un pez cebra ha abierto una pequeña ventana a nuestro propio pasado sospechoso.
Brianna Peskin, estudiante de posgrado de quinto año en ascenso, quien comenzó el proyecto durante su rotación de primer año en el laboratorio de biología celular de Michel Bagnat y "regresó un poco", simplemente estaba tratando de entender por qué esta mutación condujo aproblemas de desarrollo en la columna vertebral de un pez cebra.
Lo que descubrió es que los embriones de los peces mutantes tienen un cambio de una sola letra en su ADN que altera la forma en que construyen los huesos y otras estructuras que forman su columna vertebral, dejándolos con un cuerpo más corto y una columna vertebral torturada quecontiene hendiduras que dividen sus vértebras por la mitad.
Los peces mutantes se denominan spondo, abreviatura de spondylos, que en griego significa columna vertebral, y también una referencia a dispondyly, una condición en la que cada vértebra tiene dos arcos óseos, no uno.
Pero ese no es el final de la historia.
Cuando el colega de investigación Matthew Harris de Bagnat, de la Facultad de Medicina de Harvard, mostró algunas imágenes de la columna vertebral de los peces mutantes a un colega en paleontología de peces, Gloria Arratia, de la Universidad de Kansas, vio de inmediato que los mutantes se parecen mucho a especímenes fósiles de peces ancestralescuyo estilo de columna se ha pasado de moda en la mayoría de los peces vivos.
"Y entonces ambos se emocionaron mucho porque notaron estas similitudes entre los especímenes fósiles ancestrales y nuestro mutante", dijo Peskin.
La pequeña mutación mostró que ambas recetas para el desarrollo de la columna aún se encuentran en el genoma de los peces.
En los peces óseos, conocidos como teleósteos, la construcción de la columna vertebral se basa en una estructura en forma de tubo que se extiende a lo largo del embrión en desarrollo llamado notocorda. La notocorda establece los patrones que conducen a los huesos articulados y al cartílago en la columna vertebral en desarrolloenviando señales químicas que atraen diferentes moléculas y tipos de células a diferentes regiones: partes óseas aquí, partes de cartílago allá.
Los embriones humanos también comienzan con un notocordio, pero no modela las vértebras óseas como lo hace en los teleósteos; termina construyendo los discos de cartílago entre los huesos, los discos intervertebrales.
El gen que está mutado en el pez esponda es exclusivo de los teleósteos y la notocorda del pez mutante no establece el patrón como lo hace en otros peces. Más bien, su patrón vuelve a una forma ancestral. Entonces, esta pequeña diferencia enEl ADN puede ser donde los animales terrestres como nosotros se separaron de nuestros antepasados de peces hace mucho, mucho, mucho tiempo.
Mientras que el pez cebra Danio rerio se ha convertido en un caballo de batalla de laboratorio para todo tipo de estudios interesantes, su utilidad como modelo de desarrollo de la columna vertebral humana ha estado en duda porque les crece la columna vertebral de manera diferente.
Pero ya no. El nuevo artículo del equipo de investigación, que aparece el 20 de julio en Biología actual , muestra que la diferencia entre la forma en que los teleósteos y los animales terrestres hacen crecer sus espinas se reduce a la señalización desde el notocordio, que fue revelado por este cambio de una sola letra en el ADN.
Y eso, a su vez, les da la idea de estudiar los defectos de la columna vertebral humana con estos peces translúcidos de rápido crecimiento, porque los mutantes spondo son sensibles a los factores que causan escoliosis congénita en niños humanos, una curvatura de la columna vertebral.
"Este trabajo no solo nos dio una idea de la evolución de la columna vertebral, sino que también nos hizo comprender cómo se arma la columna vertebral en los mamíferos", dijo Bagnat, quien es profesor asociado de Biología Celular en la Escuela de Medicina de Duke ".adelante, podremos usar mutaciones como spondo para desentrañar la compleja genética de la escoliosis y otros defectos de la columna vertebral que están enraizados en la biología del notocordio y que hasta ahora han sido intratables ".
"En general, lo que este estudio significa es que las señales de notocorda son clave para establecer la columna vertebral. Estas señales han cambiado a lo largo del tiempo evolutivo y explican las diferencias que existen en las estrategias de diseño de la columna vertebral entre los vertebrados", dijo Peskin. "Así que todos somos pecesdespués de todo."
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Duke . Original escrito por Karl Leif Bates. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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