Aunque la ciencia ha identificado numerosas especies de peces con características muy particulares, la realidad es que la vida marina sigue siendo un poco misteriosa. Cada organismo cuenta con mecanismos que pueden ayudar en su supervivencia, pero comprender su desarrollo y evolución es todo un rato. En un esfuerzo por comprenderlo, un equipo de investigadores se ha centrado en las espinas que componen las aletas de los peces.

Mediante el estudio del código genético, el equipo identificó genes que intervienen en la formación de las aletas espinosas y blandas de una especie particular de pez. Además, identificaron un patrón ancestral que explicaría la formación de este mecanismo de supervivencia incluso en otros linajes.

Las espinas como clave del éxito evolutivo de los peces

Aunque los peces parecen dóciles e indefensos, están dotados de mecanismos útiles para su supervivencia, como las espinas en sus aletas, que son tan afiladas como las agujas. Muchas especies poseen dos tipos: aletas con radios blandos, que son flexibles y sirven para la locomoción, y aletas con espinas, que son afiladas y muy osificadas.

Las aletas con espinas hacen que el pescado sea menos comestible y, por tanto, de menor interés para los depredadores y los humanos; por consiguiente, los colocan en gran ventaja a nivel evolutivo.

Un buen ejemplo lo constituyen los peces de rayas con espinas, el linaje más rico en especies. La evolución los ha dotado incluso con “aletas” separadas que consisten únicamente en espinas.

Los genes involucrados en la formación de las aletas

En definitiva, la presencia de espinas en el cuerpo de los peces se considera un factor importante que determinará la diversidad y éxito a lo largo el tiempo. Pero, ¿en qué momento empiezan a desarrollarlas? ¿Cómo fue que evolucionaron y se convirtieron en un atributo tan ventajoso?

Los investigadores tomaron una especie de pez raya con espinas, el cíclido Astatotilapia burtoni, para explorar el proceso. Este destaca por poseer tanto aletas con espinas como de radios blandos bien desarrolladas.

El estudio consistió en construir el perfil genético de la especie para identificar los genes involucrados en el desarrollo de sus radios blandos y sus aletas espinosas durante el desarrollo embrionario de los peces. Así descubrieron que los genes que intervienen se activa de manera diferente en cada caso.

“Lo que quedó claro de estos primeros experimentos fue que un conjunto de genes que ya conocíamos del desarrollo de las aletas y las extremidades se activa de manera diferente en las espinas y los rayos blandos”, explicó la estudiante de doctorado, Rebekka Höch, en un comunicado.

En su artículo explican que estos genes coinciden con los ya documentados genes reguladores maestros, que determinan la morfología en el esqueleto axial y de las extremidades de los peces. Cuando llega el momento de desarrollar las aletas, estos genes proporcionan las instrucciones necesarias para que avancen como una columna vertebral o como un radio blando.

Los radios blandos de las aletas pueden convertirse en espinas, y viceversa

Los investigadores también identificaron las vías genéticas a través de las cuales se activan estos genes reguladores maestros; con ello, determinaron también su actividad en diferentes posiciones.

Luego aplicaron las tijeras genéticas CRISPR/Cas9, inhibidores y activadores químicos, para estudiar a detalle el papel de los genes en cada punto del desarrollo. Por medio de estos métodos, observaron las transformaciones homeóticas, procesos en los que los radios suaves se convierten en espinas y viceversa.

Un módulo de desarrollo más grande

Además, el desarrollo de la morofología particular de las aletas también parece estar vinculado con el color que tendrán. En este caso, la exploración reveló un mecanismo mayor y más complejo.

“Los cíclidos machos tienen manchas de color amarillo brillante en sus aletas, pero estas están restringidas a la parte de rayos suaves”, indicó el Dr. Joost Woltering, coautor del estudio. “Lo que observamos fue que cuando un rayo suave se transformó en una espina, la aleta también perdió las manchas amarillas en esta posición”.

Los investigadores concluyeron que en los peces con espinas con rayos, estas partes están integradas a un módulo de desarrollo más grande que rige ciertas características en sus aletas.

Un patrón genético ancestral para la formación de espinas en los peces

El estudio del código genético involucrado con la formación de las aletas con espinas en los peces no se limita al Astatotilapia burtoni; en cambio, parece aplicar también a otras especies.

Los investigadores lo comprobaron al estudiar el patrón de la formación de aletas espinosas en el bagre, en el cual el proceso es independiente. El resultado ue un código genético congruente con el del cíclido estudiado, a pesar de mostrar algunas diferencias.

“El código genético que determina el dominio de la aleta donde aparecerán las espinas también está activo en las aletas que no tienen espinas”, dice Höch. “Esto indica que un patrón genético ancestral fue reasignado para hacer espinas”. El mismo patrón aplica para diferentes linajes de peces con aletas espinosas.

El próximo objetivo será comprender las vías genéticas que controlan la osificación y el crecimiento celular que hacen que algunas especies de peces sean más exitosas que otras.

Referencia:

How fish got their spines. https://www.uni-konstanz.de/universitaet/aktuelles-und-medien/aktuelle-meldungen/aktuelles/wie-fische-zu-ihren-stacheln-kamen/

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