Con sus pequeñas extremidades anteriores y sus largas extremidades posteriores y patas, las jerboas son criaturas de proporciones extrañas que se parecen a un cruce entre un canguro y el ratón común.
La forma en que estas 33 especies de roedores que habitan en el desierto del norte de África y Asia evolucionaron sus extremidades notables en los últimos 50 millones de años desde un antepasado cuadrúpedo de cinco dedos compartido con el ratón moderno hasta el jerbo bípedo de tres dedos se detalla en unartículo publicado en la edición de esta semana de la revista Biología actual .
El estudio, que examina cómo la selección natural alteró la estructura de las extremidades y la biomecánica en el jerboa, es más que una imagen detallada de la evolución del desarrollo de las extremidades y los dedos en este roedor de aspecto curioso. También prepara el escenario para comprender los procesosque controlan el desarrollo de las extremidades y la remodelación de los huesos para los científicos médicos que buscan nuevas formas de tratar la osteoporosis y las anomalías en el desarrollo de las extremidades humanas.
"Cuando el embrión humano comienza a formar el húmero, el radio, el cúbito y los dedos de la mano, inicialmente se forman al mismo tamaño, pero las tasas de crecimiento de cada uno de esos huesos cambian durante el desarrollo", explicó Kimberly Cooper,un profesor asistente de biología en la Universidad de California en San Diego que dirigió el estudio. "Cómo sucede eso, cómo obtenemos una diferencia en el crecimiento para que los huesos más pequeños crezcan a un ritmo más lento durante un período de tiempo más corto que los huesos largos es algo que no usamosNo entiendo. Para responder a estas preguntas, hemos estado estudiando el jerboa, que ha evolucionado drásticamente diferentes proporciones esqueléticas del ratón, como las patas traseras alargadas, particularmente los pies. Esta desproporcionalidad nos ha dado una ventana para comprender los mecanismos de cómolas proporciones se establecen en humanos y otros vertebrados "
Los científicos creen que las jerboas evolucionaron cuando la meseta tibetana comenzó a cambiar hace 50 millones de años a un clima más árido, reduciendo la vegetación, los escondites naturales para pequeños roedores, y exigiéndoles que viajen largas distancias para buscar semillas y otros alimentos vegetales..
"Una ventaja que tienen las jerboas es que pueden viajar largas distancias y evitar a los depredadores con mucha facilidad porque son bípedas", dijo Cooper. "Las jerboas pueden cambiar de dirección rápidamente y son capaces de saltar hasta seis pies y tres pies en línea rectaEl aire."
Al alargar la extremidad posterior y reducir la masa muscular y la cantidad de dedos en los pies, así como al fusionar los huesos largos de las patas traseras, las jerboas evolucionaron para ser más eficientes mecánicamente como corredores. Con menos masa para balancearse al finalde sus piernas, podrían viajar distancias más largas a través del desierto en busca de comida o lugares para esconderse.
"La evolución de los caballos es una gran comparación", explicó Cooper. "En el caballo, se perdieron los dedos, se redujeron los músculos del pie y se alargaron las extremidades. Todas esas cosas aumentaron la ventaja mecánica en la locomoción. Cuando alargas el pie, puede tener un paso más largo. La pérdida de dígitos y músculos hace que sea más fácil moverse mecánicamente. Eso es lo que sucedió tanto en las jerboas como en los caballos ".
Para responder la pregunta de cómo la evolución y la biología del desarrollo trabajaron juntas para aumentar las proporciones de las extremidades posteriores, disminuir los dedos y fusionar los huesos del pie, un equipo de científicos de la Universidad de Harvard y la Universidad Estatal de Montana trabajó junto con Cooper durante los últimos siete años para detallarla anatomía esquelética de las 33 especies de jerbos de museos de todo el mundo y compárelas con especies estrechamente relacionadas de ratones cuadrúpedos, como el ratón saltador del bosque y el ratón de abedul.
"Existe una enorme diversidad en las proporciones de extremidades entre las especies", dijo Cooper. "Un objetivo era determinar la complejidad genética de los mecanismos que establecieron las proporciones de las extremidades anteriores frente a las posteriores, así como los mecanismos que establecieronproporciones dentro de una extremidad "
Los científicos descubrieron que muchos de esos procesos funcionaron independientemente. Debido a que hay especies de jerboas que tienen extremidades posteriores más largas que no necesariamente tienen pies más largos, por ejemplo, el proceso de producir una extremidad posterior más larga no siempre resulta en un pie más largo.
"Descubrimos que la evolución controla el tamaño de los huesos individuales", dijo Cooper. "Eso es enorme, porque si piensas en los genes que controlan el crecimiento de todos los diferentes huesos de nuestro cuerpo, eso sugiere que deben regularse en muyformas complejas "
Encontrar esos factores reguladores genéticos, que Cooper espera buscar en un futuro esfuerzo de investigación, podría ayudar a los investigadores médicos a desarrollar formas de controlar las asimetrías de crecimiento en el desarrollo de las extremidades humanas. El método actual para corregir las asimetrías óseas es un proceso llamado osteogénesis por distracción, en el cualun hueso se rompe en dos y se separa para inducirlo a colocar hueso nuevo y alargarlo, pero eso implica una cirugía mayor y costosa.
"Si pudiéramos identificar los factores locales en el crecimiento y entregarlo con una bomba localmente a la placa de crecimiento, podríamos tener una forma más precisa y menos invasiva de corregir la proporción de las extremidades en los juveniles", dijo Cooper.
Cooper y sus colegas también planean estudiar con más detalle los procesos celulares mediante los cuales los huesos paralelos se fusionan en el pie jerboa. Dos tipos de células trabajan juntos para que eso suceda: los osteoclastos, que mastican los huesos, y los osteoblastos, que establecen nuevoshueso.
"Este proceso ocurre normalmente en todos nosotros, y la osteoporosis es cuando tienes un desequilibrio: tienes menos actividad de osteoblastos y más actividad de osteoclastos, por lo que masticas hueso, pero no lo rehaces al mismo ritmo,"Cooper explicó." Tendemos a pensar en estos dos tipos de células trabajando juntas, pero en el jerboa juvenil están geográficamente en diferentes lugares, porque hay huesos que se colocan en un lugar y huesos que se mastican en otro."
La forma en que estos dos tipos de células se comunican entre sí para regular este proceso en dos ubicaciones diferentes debería proporcionar algunas ideas útiles para el tratamiento de la osteoporosis.
"Queremos entender cómo se desacoplan las actividades de estos dos tipos de células para que cada uno pueda hacer su trabajo, pero en dos ubicaciones diferentes dentro del elemento esquelético", dijo. "Si podemos entender más sobre elcomunicación de estos dos tipos de células, podemos tener un gran impacto en la osteoporosis ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - San Diego . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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