Investigadores do CSIC revelan que os mecanismos que usan as células das aletas dos peixes e dos dedos de mamíferos para dividirse son moi similares, malia que as súas estruturas sexan diferentes. Os resultados acaban de ser publicados na revista PNAS e foron obtidos mediante experimentación con dous modelos de animais: por un lado o peixe medaka e, por outro, o rato.
“Un problema central e fascinante en bioloxía evolutiva é tratar de entender como unha certa liñaxe de peixes foi capaz de conquistar o medio terrestre hai máis de 350 millóns de anos”, explica Javier López-Ríos, investigador do CSIC no Centro Andaluz de Biología del Desarrollo (CABD). “Estes primeiros tetrápodos constitúen os devanceiros de todos os anfibios, réptiles, aves e mamíferos actuais, incluíndo os seres humanos”, engade.
De onde veñen estes ósos?
Estes animais desenvolveron, entre outros cambios, pulmóns que lles permitían extraer o osíxeno do aire e as súas aletas, adaptadas á natación, transformáronse en patas robustas que lles permitiron camiñar no medio terrestre. “Esta estrutura de extremidade (brazo, antebrazo, boneca e dedos), é a mesma que podemos observar no esqueleto humano. Pero, de onde veñen estes ósos, que non están presentes nos peixes?”, pregunta López-Ríos.
“En concreto, o número de dedos que se forman está baixo o control da vía Shh-Gli3. Se diminúe a actividade desta, fórmanse menos de cinco dedos e se a vía está máis activa, fórmanse máis. De feito, o xene Gli3 é responsable de restrinxir o número de dedos a cinco, e mutacións en humanos ou en rato que inactivan este xene dan lugar a mans e pés con entre 6 e 9 dedos, o que se coñece como polidactilia”, afirma o investigador.
400 millóns de anos de evolución
Os investigadores preguntáronse: que ocorre se inactivamos o xene Gli3 en peixes, que non teñen dedos? Para responder a esta pregunta, López-Ríos explica: “Recorremos á tecnoloxía CRISPR/Cas9 para eliminar a función do xene Gli3 en peixe medaka, un peixe de orixe xaponesa e separado evolutivamente dos tetrápodos por máis de 400 millóns de anos de evolución. Sorprendentemente, os peixes que carecen da actividade Gli3 desenvolven aletas moito máis grandes, con moitos máis ósos, o que lembra á polidactilia que aparece en ratos e humanos cando Gli3 non funciona correctamente”.
O investigador engade: “mediante métodos moleculares e xenéticos, puidemos concluír que as aletas dos peixes e os nosos dedos fórmanse mediante mecanismos parecidos, pero non idénticos, e que novos xenes fóronse incorporando a estas redes de regulación que controlan o desenvolvemento da extremidade para dar lugar ao esqueleto dos nosos brazos e pernas como os coñecemos na actualidade”.
Os asinantes
Estes estudos revelan que a función primixenia da vía Shh-Gli3 era controlar o tamaño das aletas, e que esta función mantívose nas aletas dos peixes e os dedos dos tetrápodos, o que indica que, ao contrario do que se pensaba, existe unha relación ancestral moi profunda entre estas estruturas.
O estudo, cuxos primeiros asinantes son Joaquín Letelier e Silvia Naranjo, foi resultado dunha colaboración entre os grupos liderados por José Luis Gómez- Skarmeta (falecido en 2020), Juan Ramón Martínez-Morais e Javier López-Ríos, investigadores do CABD, instituto mixto do CSIC, a Universidade Pablo de Olavide ( UPO) e a Junta de Andalucía, e que recentemente renovou a súa acreditación como Unidade de Excelencia María de Maeztu. Contou coa colaboración da Universidade Maior, en Santiago (Chile) e do prestixioso paleontólogo Neil Shubin, da Universidade de Chicago.
Referencia: The Shh/Gli3 gene regulatory network precedes the origin of paired fins and reveals the deep homology between distal fins and digits (Publicado en PNAS).
