- Un equipo internacional con participación del CSIC descubre que el gen Lmx1b ya determinaba la parte dorsal de las aletas en peces hace 450 millones de años.
- El 'interruptor' genético LARM se ha conservado desde tiburones hasta humanos, siendo una innovación exclusiva de las aletas pares.
- Las lochas de torrente presentan de forma natural aletas con dos caras ventrales, confirmando en la naturaleza lo que los científicos lograron en laboratorio.
- El hallazgo ayuda a comprender enfermedades como el síndrome de uña-rótula, donde falla la diferenciación dorso-ventral.
¿Alguna vez te has parado a pensar por qué la palma de la mano es tan distinta del dorso? Esa diferencia, que damos por sentada, es clave para agarrar objetos, doblar los dedos o caminar. Pues bien, un equipo de investigadores liderado por el Instituto de Biomedicina y Biotecnología de Cantabria (IBBTEC), la Universidad de Harvard y el Centro Andaluz de Biología del Desarrollo (Sevilla) ha descubierto que el mecanismo genético responsable de esa organización ya existía en las aletas de los peces hace más de 400 millones de años, mucho antes de que los vertebrados pisaran tierra firme.
El trabajo, publicado en la revista Current Biology con el título The origin and evolution of dorsal determination mechanisms in vertebrate paired appendages, demuestra que el gen Lmx1b, conocido por determinar la parte dorsal en ratones, pollos y humanos, cumple exactamente la misma función en las aletas pectorales del pez cebra. Cuando los científicos eliminaron este gen mediante la técnica CRISPR-Cas9, la parte de arriba de esas aletas desarrolló las mismas estructuras que normalmente aparecen en la parte de abajo, dando lugar a lo que llaman un apéndice de ‘doble ventral’ —algo así como una mano con dos palmas.
Un interruptor genético que lleva 450 millones de años funcionando
Pero el gen no actúa solo. El equipo identificó que el conjunto de secuencias reguladoras del ADN, bautizadas como LARM, actúa como un ‘interruptor’ específico que activa Lmx1b solo en la zona dorsal de las extremidades. Estas secuencias están presentes y son funcionalmente equivalentes desde tiburones hasta peces óseos y en todos los vertebrados terrestres, incluidos ratones y humanos. Es decir, ese interruptor lleva funcionando sin cambios esenciales al menos 450 millones de años, desde el ancestro común de todos los vertebrados con mandíbula.
Además, los investigadores descubrieron que la regulación por parte de los LARM es exclusiva de las aletas pares (como las pectorales y pélvicas) y no controla la expresión del gen en las aletas mediales, como la del lomo. Esto significa que el interruptor LARM no es una herencia reutilizada, sino una innovación evolutiva que surgió específicamente con el origen de los miembros pares, que posteriormente evolucionarían hacia brazos y piernas.
Las lochas de torrente: un experimento natural de la evolución
Uno de los hallazgos más llamativos del estudio proviene de las lochas de torrente, también conocidas como lochas mariposa. Estos peces de agua dulce, adaptados a vivir aferrados a las rocas en ríos de corriente muy fuerte, han desarrollado de forma natural aletas pectorales con una morfología que imita las aletas ‘doble ventrales’ provocadas en el laboratorio. Al analizar su ADN, el equipo encontró que las secuencias LARM de su genoma han sufrido cambios específicos y acelerados en esa misma región. Es decir, la evolución natural ha modificado el mismo interruptor genético que los científicos estaban estudiando, y esa modificación se refleja directamente en la peculiar forma de sus aletas. Es el primer ejemplo conocido de variación adaptativa en el eje dorso-ventral de las extremidades de los vertebrados.
Además de explicar un aspecto clave de la anatomía de los vertebrados, este estudio ayuda a comprender enfermedades como el síndrome de uña-rótula, donde los pacientes tienen alteraciones en el gen LMX1B o en los interruptores LARM, lo que provoca la pérdida de las características dorsales de las extremidades, como las uñas y las rótulas. La investigación ha sido financiada por los Institutos Nacionales de Salud de EE.UU., la National Science Foundation, la Agencia Científica Eslovaca, el Ministerio de Ciencia e Innovación de España y la Universidad de Cantabria, entre otros, y ha contado con la colaboración de investigadores de la Universidad de Houston, Boston College, la Universidad Comenius de Bratislava, la Universidad de Colorado y la Universidad de Salamanca.
En definitiva, lo que empezó como una curiosidad sobre la diferencia entre el dorso y la palma de la mano ha llevado a los científicos a descubrir un mecanismo genético ancestral que se ha mantenido prácticamente intacto durante cientos de millones de años, desde los peces hasta los humanos, y que sigue siendo esencial para que nuestras extremidades funcionen correctamente.