Cómo los peces eléctricos desarrollan órganos eléctricos
Un nuevo estudio ha encontrado la explicación de cómo unos pequeños cambios genéticos permitieron a los peces eléctricos desarrollar órganos eléctricos.
El hallazgo, publicado en la revista 'Science Advances', también podría ayudar a los científicos a identificar las mutaciones genéticas que están detrás de algunas enfermedades humanas.
Los órganos eléctricos ayudan a estos peces, como la anguila eléctrica, a hacer todo tipo de cosas sorprendentes, desde enviar y recibir señales parecidas al canto de los pájaros, lo que les ayuda a reconocer a otros peces eléctricos por especie, sexo e incluso individuo.
La evolución aprovechó una peculiaridad de la genética de los peces para desarrollar los órganos eléctricos. Todos los peces tienen versiones duplicadas del mismo gen que produce pequeños motores musculares, llamados canales de sodio.
Para desarrollar órganos eléctricos, los peces eléctricos desactivaron un duplicado del gen del canal de sodio en los músculos y lo activaron en otras células. Los diminutos motores que normalmente hacen que los músculos se contraigan se reutilizaron para generar señales eléctricas, y así surgió un nuevo órgano con unas capacidades sorprendentes ha nacido.
"Esto es emocionante porque podemos ver cómo un pequeño cambio en el gen puede cambiar completamente dónde se expresa", destaca Harold Zakon, profesor de neurociencia y biología integradora en la Universidad de Texas (Estados Unidos) y autor correspondiente del estudio.
En el nuevo trabajo, los investigadores de la UT Austin y de la Universidad Estatal de Michigan describen el descubrimiento de una breve sección de este gen del canal de sodio -de unas 20 letras- que controla si el gen se expresa en una célula determinada.
Confirmaron que en los peces eléctricos, esta región de control está alterada o falta por completo. Y por eso uno de los dos genes del canal de sodio está desactivado en los músculos de los peces eléctricos. Pero las implicaciones van mucho más allá de la evolución de los peces eléctricos.
"Esta región de control se encuentra en la mayoría de los vertebrados, incluidos los humanos --explica Zakon--. Así que el siguiente paso en términos de salud humana sería examinar esta región en las bases de datos de genes humanos para ver cuánta variación hay en las personas normales y si algunas supresiones o mutaciones en esta región podrían conducir a una menor expresión de los canales de sodio, lo que podría dar lugar a enfermedades".
La primera autora del estudio es Sarah LaPotin, técnica de investigación en el laboratorio de Zakon en el momento de la investigación y actualmente candidata al doctorado en la Universidad de Utah. Además de Zakon, los otros autores principales del estudio son Johann Eberhart, profesor de biociencias moleculares de la UT Austin, y Jason Gallant, profesor asociado de biología integrativa de la Universidad Estatal de Michigan.
Zakon apunta que el gen del canal de sodio tuvo que ser desactivado en el músculo antes de que un órgano eléctrico pudiera evolucionar. "Si se activaba el gen tanto en el músculo como en el órgano eléctrico, todo lo nuevo que ocurría en los canales de sodio del órgano eléctrico ocurriría también en el músculo --explica--. Así que era importante aislar la expresión del gen en el órgano eléctrico, donde podría evolucionar sin dañar el músculo".
Hay dos grupos de peces eléctricos en el mundo: uno en África y otro en Sudamérica. Los investigadores descubrieron que los peces eléctricos de África tenían mutaciones en la región de control, mientras que los peces eléctricos de Sudamérica la habían perdido por completo. Ambos grupos llegaron a la misma solución para desarrollar un órgano eléctrico --perder la expresión de un gen del canal de sodio en el músculo-- aunque por dos caminos diferentes.
"Si se rebobinara la cinta de la vida y se le diera al play, ¿se reproduciría de la misma manera o se encontrarían nuevas formas de avanzar? ¿Funcionaría la evolución de la misma manera una y otra vez?", se preguntó Gallant, que cría los peces eléctricos de Sudamérica que se utilizaron en parte del estudio.
"Los peces eléctricos nos permiten responder a esa pregunta porque han evolucionado repetidamente con estos increíbles rasgos --resalta--. En este trabajo nos lanzamos a por las vallas, intentando comprender cómo estos genes de los canales de sodio se han perdido repetidamente en los peces eléctricos. Fue realmente un esfuerzo de colaboración".
Una de las próximas preguntas que los investigadores esperan responder es cómo evolucionó la región de control para activar los canales de sodio en el órgano eléctrico.
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