Los dedos libres tienen muchas ventajas obvias en tierra, como locomoción y agarre, mientras que los dedos palmeados son típicos de los animales acuáticos o planeadores. Pero tanto los anfibios como los amniotes, que incluyen mamíferos, reptiles y pájaros, pueden tener dígitos palmeadosEn una nueva investigación de Japón, los científicos muestran por primera vez que durante el desarrollo del embrión, algunas especies animales detectan la presencia de oxígeno atmosférico, lo que desencadena la eliminación de las correas interdigitales. Su investigación aparece el 13 de junio en la revista Célula del desarrollo .
Los anfibios, animales como ranas, sapos, salamandras y tritones, forman dedos sin correas por patrones de crecimiento diferenciados entre los dígitos y las áreas entre ellos, o regiones interdigitales. En comparación, los amniotes dependen de la muerte o muerte celular interdigitalde células en la red entre dígitos, un mecanismo que contribuye a una mayor variación de las formas de las extremidades.
"Descubrimos que la eliminación de la membrana interdigital por muerte celular depende de la producción de especies reactivas de oxígeno ROS, que solo ocurre en embriones expuestos a niveles suficientes de oxígeno durante el desarrollo", dijo el autor principal Mikiko Tanaka del Instituto de Tokiode tecnología.
Dado que los altos niveles de oxígeno pueden inducir la muerte celular en una rana, los investigadores creen que este mecanismo probablemente sea compartido por todos los tetrápodos, tanto anfibios como amniotas. "Pero los anfibios no emplean la muerte celular para dar forma a sus regiones interdigitales; es la diferenciaen la tasa de crecimiento entre las regiones digital e interdigital que determinarán sus proporciones finales ", dice." Creemos que la muerte celular interdigital apareció en los anfibios solo como un subproducto de los altos niveles de oxígeno, un primer paso en este proceso evolutivo.Este nuevo paso finalmente se integró al desarrollo de las extremidades y se volvió esencial para dar forma a las extremidades de los amniotas modernos ".
En su estudio, el equipo de Tanaka examinó embriones de varias especies. En embriones de pollo, un amniote con muerte celular interdigital, el cambio de los niveles de oxígeno afectó directamente el número de células moribundas. También notaron que aumentar la cantidad de células interdigitales inducidas por oxígeno ambientalmuerte en la rana con garras africana, un anfibio que generalmente carece de ella. Y el aumento de la densidad de los vasos sanguíneos en las extremidades de estas ranas también indujo la muerte celular.
Para obtener una perspectiva evolutiva, los investigadores también estudiaron la muerte celular y ROS en otras dos especies de anfibios, el tritón de vientre de fuego japonés y la rana coquí. Al igual que la rana de garra africana, el tritón de vientre de fuego japonés no tenía muerte celular interdigital,pero las ranas de coquí tenían células moribundas en sus regiones interdigitales. Es importante destacar que, a diferencia de los otros dos anfibios, las ranas de coquí crecen sin una etapa de renacuajo en los huevos terrestres y respiran oxígeno del aire ". De esta manera, mostramos experimentalmente y comparativamente ese interdigitalla muerte celular se correlaciona con la estrategia del historial de vida y la disponibilidad de oxígeno en los tetrápodos vertebrados de cuatro patas ", dice Tanaka.
Los investigadores explican que la región interdigital es rica en vasos sanguíneos, la fuente de oxígeno a los tejidos. Parte del oxígeno se puede convertir en ROS. "Paradójicamente, ROS se consideran villanos tradicionalmente como en el envejecimiento y la infertilidad", dijo.dice, "pero está quedando claro que hay niveles fisiológicos de ROS que varían de acuerdo con cada célula y regulan varias vías de señalización durante el desarrollo y en el organismo adulto".
El equipo cree que hay dos factores principales que hacen que la región interdigital sea sensible a este aumento en ROS: señalización activa de Bmp y remodelación de los vasos sanguíneos. Durante casi 20 años, Bmps se ha descrito como clave para la inducción de muerte celular en amniota"Sin embargo, esta vía también juega un papel en el patrón de la cantidad de dígitos y articulaciones, y también es activa en la región interdigital de los anfibios", dice. De la misma manera, la remodelación de los vasos sanguíneos aumenta la disponibilidad de oxígeno para elextremidades y se correlaciona con la muerte celular interdigital en amniotas, pero es parte de otro proceso: osificación de los dedos.
"Pero el punto interesante es que, si bien los amniotes y los anfibios pueden tener dedos libres o palmeados, se forman de diferentes maneras en estos dos grupos", dice Tanaka. "El nuevo mecanismo de desarrollo adquirido por los amniotes - células interdigitalespermitido por la evolución de una gran variedad de formas de extremidades, como los dedos lobulados de fochas, e incluso la extracción de algunos dedos en caballos y camellos ".
Mirando hacia el futuro, el equipo está interesado en comprender exactamente qué vías están reguladas por ROS durante el desarrollo. Esperan descubrir cómo la muerte celular se convirtió en una parte integral del desarrollo de las amniotas en las extremidades durante la evolución. Y también esperan obtener una idea de cómolos medicamentos que pueden conducir a la producción excesiva de ROS, como el etanol, la fenitoína y la talidomida, pueden causar defectos de desarrollo en humanos.
Este trabajo fue apoyado por la Takeda Science Foundation, la Fujiwara Natural History Foundation, la Suzuken Memorial Foundation y la US National Science Foundation.
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Materiales proporcionados por prensa celular . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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