Un estudio internacional liderado por investigadores del Centro Andaluz de Biología al Desarrollo (centro mixto del CSIC y la Universidad Pablo de Olavide) ha identificado el origen evolutivo de las extremidades de los vertebrados: la aleta dorsal de los peces o dorso, común a todos los peces con mandíbulas.
El estudio, publicado esta semana en 'Nature Genetics', demuestra que los peces, los ratones y probablemente todos los vertebrados modernos comparten elementos genéticos empleados por primera vez para desarrollar la incomparable aleta dorsal en peces antiguos. Más tarde copiaron estos elementos para producir apéndices emparejados, como aletas pélvicas y pectorales, brazos y piernas.
"La aleta dorsal no emparejada es la primera que se ve en el registro fósil --señala el coautor del nuevo estudio Neil Shubin, profesor de Anatomía en la Universidad de Chicago--. Aquí mostramos que los mecanismos genéticos que configuran todas las aletas y otros apéndices emparejados originalmente surgieron allí y fueron reubicados a otros".
Shubin y sus colegas de España, dirigidos por José Luis Gómez-Skarmeta, realizaron análisis genéticos en ratones y varios tipos de peces para rastrear la expresión de Sonic hedgehog (Shh), un gen ampliamente utilizado en una variedad de funciones biológicas básicas, pero especialmente importante en la formación de extremidades.
En ratones, un potenciador genético o un interruptor de encendido/apagado llamado ZRS controla la expresión de los miembros de Shh. Si eliminas ZRS en un ratón, sus extremidades no se desarrollarán correctamente. Los investigadores utilizaron herramientas de edición de genes CRISPR/Cas9 para eliminar ZRS en el medaka, un pez de acuario pequeño y popular también conocido como pez de arroz japonés. Esperaban que eliminar ZRS en el medaka afectara a sus aletas emparejadas, pero en cambio el pez no desarrolló su aleta dorsal. Las aletas pectorales y pélvicas emparejadas se desarrollaron normalmente.
Eso llevó al equipo a buscar otros potenciadores genéticos que podrían estar involucrados, y encontraron un "potenciador en la sombra" cercano llamado sZRS que parece funcionar junto con el interruptor ZRS principal. Cuando noquearon ZRS y sZRS en el medaka, se perdieron tanto la aleta dorsal como las aletas emparejadas. Eso significa que es probable que ZRS se usó por primera vez para ayudar a desarrollar las aletas dorsales, y luego se copió y reutilizó como sZRS cuando las aletas aparecieron por primera vez hace unos 475 millones de años.
"Es muy antiguo, y la secuencia y la función se conservan en todos los vertebrados --destaca Shubin--. Resulta que el rol primitivo del ZRS estaba involucrado con la aleta dorsal. Solo más tarde su actividad en las aletas emparejadas requirió de este otro potenciador en la sombra".
Shubin dice que entender la actividad de estos potenciadores ayuda a identificar las huellas de ancestros evolutivos presentes en todos los vertebrados, desde 'Tiktaalik roseae', la especie de transición de 375 millones de años de antigüedad que descubrió en 2004, hasta los humanos de la actualidad.
Este hallazgo abre nuevas vías de investigación en biomedicina, ya que mutaciones en el gen Shh causan polidactilia, un trastorno genético por el que un vertebrado nace con más dedos en la mano o en el pie de los que le corresponden. Estas mutaciones podrían ser también la causa de otras malformaciones congénitas en las extremidades.
