En la película "A Fish Called Wanda", el villano Otto devora sin esfuerzo a todos los ocupantes de la pecera de Ken. La realidad, sin embargo, es más desalentadora. Al menos un fan desafortunado que recreó esta escena fue hospitalizado conun pez atrapado en la garganta. Al mismo tiempo, esto también fue una lección dolorosa en ictiología el estudio científico de los peces, es decir, que la defensa de algunos peces consiste en espinas de aletas afiladas como agujas.
Dos tipos de elementos de aleta De hecho, muchas especies de peces poseen dos tipos de elementos de aleta, radios de aleta blanda "ordinarios", que son romos y flexibles y sirven principalmente para la locomoción, y espinas de aleta, que son afiladas y muy osificadas. Como espinas de aletatienen el propósito de hacer que los peces sean menos comestibles, ofrecen una fuerte ventaja evolutiva. Con más de 18.000 miembros, los peces de rayas espinosas son el linaje de peces más rico en especies. Estos peces incluso desarrollaron "aletas espinosas" separadas que consisten únicamente en espinas.Por lo tanto, la evolución de las espinas de las aletas se considera un factor importante para determinar la diversidad y el éxito evolutivo entre los peces.
En el estudio publicado en PNAS, investigadores de la Universidad de Konstanz de un equipo dirigido por el Dr. Joost Woltering, quien, junto con su estudiante de doctorado y primer autor del estudio Rebekka Höch, trabaja en el laboratorio del profesor Axel Meyer, muestran cómo surgen las espinas de las aletas durantedesarrollo embrionario. También explican cómo las espinas podrían evolucionar a partir de rayos blandos ancestrales de forma independiente en diferentes linajes de peces. El estudio se centra en una especie modelo para el pez de rayos espinosos, el cíclido Astatotilapia burtoni, que posee blandos bien desarrolladospartes de aletas rayadas y espinosas
Diferentes genes de desarrollo para las espinas y los rayos blandos Como primer paso, el equipo determinó los perfiles genéticos de los rayos blandos y las aletas espinosas durante el desarrollo embrionario. "Lo que quedó claro de estos primeros experimentos fue que un conjunto de genes que yaconocido por el desarrollo de las aletas y las extremidades se activa de manera diferente en las espinas y los rayos blandos ", dice Rebekka Höch. Estos genes corresponden a los llamados genes reguladores maestros y se sabe que determinan la morfología en el esqueleto axial y de las extremidades. En las aletas de los peces,estos genes parecen proporcionar un código genético que determina si los elementos emergentes de las aletas se desarrollarán como una columna vertebral o como un rayo blando.
Los rayos blandos pueden transformarse en espinas y viceversa. A continuación, el equipo identificó vías genéticas que activan estos genes reguladores maestros y que determinan su actividad en diferentes posiciones a través de las aletas ". Es importante destacar que pudimos abordar las funciones de estosvías utilizando herramientas químicas, los llamados inhibidores y activadores, así como las 'tijeras de genes' CRISPR / Cas9 y, por lo tanto, probar cómo se establecen los dominios de aletas espinosas y de rayos suaves durante el desarrollo ", dice Joost Woltering, profesor asistente en el Departamento deBiología en la Universidad de Konstanz y autor principal del estudio.
En sus experimentos, los científicos pudieron alterar el número de espinas o rayos blandos en las aletas. Este efecto fue más sorprendente cuando se moduló la llamada señalización de BMP proteína morfogenética ósea. "No solo vimoscambios en la activación de los genes reguladores maestros, pero también observamos las llamadas transformaciones homeóticas, en las que los rayos suaves se habían convertido en espinas, o al revés, las espinas se habían convertido en rayos suaves ", explica Joost Woltering.
Una observación adicional fue que en estos peces no solo cambió la morfología de los elementos de las aletas, sino también la coloración de las aletas que los acompaña. "Los cíclidos machos tienen manchas de color amarillo brillante en las aletas, pero estas se limitan a la parte de rayos suaves.observamos fue que cuando un rayo blando se transformó en una espina, la aleta también perdió las manchas amarillas en esta posición ", dice Joost Woltering. Esta observación muestra que en los peces con rayos espinosos, las espinas y los rayos blandos son partes integradas de unmódulo de desarrollo más grande que determina una serie de características visibles de las aletas.
El mismo principio en diferentes linajes de peces A medida que se armaba el rompecabezas, el equipo se dio cuenta de que un sistema de patrones profundamente conservado se había vuelto a implementar durante la evolución de la aleta espinosa. "De hecho, el código genético que determina el dominio de la aleta dondeLas espinas aparecerán también está activo en las aletas que no tienen espinas. Esto indica que un patrón genético ancestral fue reasignado para hacer espinas ", dice Rebekka Höch.
Teniendo en cuenta esta información recién adquirida, los autores se propusieron investigar el patrón de las aletas en el bagre, un grupo de peces cuyos miembros han desarrollado espinas en las aletas de forma independiente. De hecho, el código genético identificado para las espinas en el cíclido coincidía con el deAunque existen algunas diferencias entre las diferentes especies de peces espinosos, en conjunto sugiere la existencia de un patrón de aleta profundamente conservado en el que se confía para hacer espinas cuando esto se ve favorecido por la selección evolutiva.
Los siguientes pasos
Para su investigación futura, el equipo se centrará en los genes que actúan aguas abajo de los genes de control de la columna vertebral y los rayos blandos identificados para descubrir cómo alteran exactamente la morfología de las aletas controlando las vías de osificación y crecimiento celular. "Al final, queremos hacerlo.obtener una mejor comprensión de cómo surgen nuevas estructuras anatómicas que hacen que algunas especies sean más exitosas que otras, y cómo esto contribuyó a la increíble diversidad evolutiva de los linajes de peces ", concluye Joost Woltering.
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Materiales proporcionado por Universidad de Konstanz . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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