La gente tradicionalmente piensa que los pulmones y las extremidades son innovaciones clave que vinieron con la transición de los vertebrados del agua a la tierra.
Pero, de hecho, la base genética de la respiración de aire y el movimiento de las extremidades ya estaba establecida en nuestro ancestro pez 50 millones de años antes. Esto, según un reciente mapeo del genoma de peces primitivos realizado por la Universidad de Copenhague, entre otros.
El nuevo estudio cambia nuestra comprensión de un hito clave en nuestra propia historia evolutiva.
No hay nada nuevo en que los humanos y todos los demás vertebrados hayan evolucionado a partir de peces. El entendimiento convencional ha sido que ciertos peces se movieron hacia la tierra hace aproximadamente 370 millones de años como animales primitivos parecidos a lagartos conocidos como tetrápodos.
Según este entendimiento, nuestros antepasados peces salieron del agua a la tierra convirtiendo sus aletas en extremidades y respirando bajo el agua en aire.
Sin embargo, las extremidades y los pulmones no son innovaciones que parecieran tan recientes como se creía. Nuestro ancestro pez común, que vivió 50 millones de años antes de que el tetrápodo llegara a tierra por primera vez, ya llevaba los códigos genéticos de las formas de extremidades y la respiración de aire necesaria para el aterrizaje.
Estos códigos genéticos todavía están presentes en humanos y en un grupo de peces primitivos. Esto ha sido demostrado por una investigación genómica reciente realizada por la Universidad de Copenhague y sus socios.
La nueva investigación informa que la evolución de estos códigos genéticos ancestrales podría haber contribuido a la transición de agua a tierra de los vertebrados, lo que cambia la visión tradicional de la secuencia y línea de tiempo de este gran salto evolutivo. El estudio ha sido publicado en la revista científica Cell.
“La transición de agua a tierra es un hito importante en nuestra historia evolutiva. La clave para comprender cómo ocurrió esta transición es revelar cuándo y cómo evolucionaron los pulmones y las extremidades. Ahora podemos demostrar que las funciones biológicas ocurrieron mucho antes antes de que los primeros animales llegaran a tierra ”, afirmó el profesor y autor principal Guojie Zhang, del Villum Center for Biodiversity Genomics, en el Departamento de Biología de la Universidad de Copenhague.
Nuestra articulación sinovial evolucionó a partir de un pez ancestro
Usando aletas pectorales con una función locomotora como las extremidades, el bichir puede moverse en tierra de manera similar al tetrápodo. Los investigadores han creído durante algunos años que las aletas pectorales del bichir representan las aletas que tenían nuestros primeros antepasados peces.
El nuevo mapeo del genoma muestra que la articulación que conecta el llamado hueso metapterigión con los huesos radiales en la aleta pectoral en el bichir es homóloga a las articulaciones sinoviales en los humanos, las articulaciones que conectan la parte superior del brazo y el antebrazo.
La secuencia de ADN que controla la formación de nuestras articulaciones sinoviales ya existía en los antepasados comunes del macabí (Albula vulpes) y todavía está presente en estos peces primitivos y en los vertebrados terrestres.
En algún momento, esta secuencia de ADN y la articulación sinovial se perdieron en todos los peces óseos comunes, los llamados teleósteos.
«Este código genético y la articulación permiten que nuestros huesos se muevan libremente, lo que explica por qué el bichir puede moverse en tierra», dice Guojie Zhang.
Primero pulmones, luego vejiga natatoria
Además, el bichir y algunos otros peces primitivos tienen un par de pulmones que se parece anatómicamente al nuestro. El nuevo estudio revela que los pulmones tanto en bichir como en cocodrilo también funcionan de manera similar y expresan el mismo conjunto de genes que los pulmones humanos.
Al mismo tiempo, el estudio demuestra que el tejido del pulmón y la vejiga natatoria de la mayoría de los peces existentes son muy similares en la expresión genética, lo que confirma que son órganos homólogos como predijo Darwin.
Pero mientras Darwin sugirió que las vejigas natatorias se convirtieron en pulmones, el estudio sugiere que es más probable que las vejigas natatorias evolucionen a partir de los pulmones. La investigación sugiere que nuestros primeros antepasados de peces óseos tenían pulmones funcionales primitivos.
A través de la evolución, una rama de los peces conservó las funciones pulmonares que están más adaptadas a la respiración de aire y finalmente condujo a la evolución de los tetrápodos. La otra rama de los peces modificó la estructura pulmonar y evolucionó con la vejiga natatoria, liderando la evolución de los teleósteos.
Las vejigas natatorias permiten que estos peces mantengan la flotabilidad y perciban la presión, por lo que sobreviven mejor bajo el agua.
“El estudio nos ilumina con respecto a la procedencia de los órganos de nuestro cuerpo y cómo se decodifican sus funciones en el genoma.
Por lo tanto, algunas de las funciones relacionadas con los pulmones y las extremidades no evolucionaron en el momento en que ocurrió la transición de agua a tierra, pero están codificadas por algunos mecanismos reguladores de genes antiguos que ya estaban presentes en nuestro antepasado de peces mucho antes de aterrizar.
Es interesante que estos códigos genéticos todavía estén presentes en estos peces «fósiles vivientes», lo que nos ofrece la oportunidad de rastrear la raíz de estos genes «, concluye Guojie Zhang.
No solo las extremidades y los pulmones, sino también el corazón
Los peces primitivos y los humanos también comparten una función común y crítica en el sistema cardiorrespiratorio: el cono arterioso, una estructura en el ventrículo derecho de nuestro corazón que podría permitir que el corazón entregue oxígeno de manera eficiente a todo el cuerpo, y que también es encontrado en el bichir.
Sin embargo, la gran mayoría de los peces óseos han perdido esta estructura. Los investigadores descubrieron un elemento genético que parece controlar el desarrollo del cono arterioso.
Los experimentos transgénicos con ratones mostraron que cuando los investigadores eliminaron este elemento genético, los ratones mutados murieron debido a ventrículos derechos más delgados y pequeños, lo que conduce a defectos cardíacos congénitos y función cardíaca comprometida.
Fuente: miragenews.com