El cerebro de un monstruo marino se desarolló con semejanzas al humano
La lamprea marina, un animal de 500 millones de años con una ventosa de dientes afilados por boca, presenta en una parte de su cerebro sorprendentes coincidencias con el ser huamno.
Un nuevo estudio del Instituto Stowers de Investigación Médica descubrió que el rombencéfalo (la parte del cerebro que controla funciones vitales como la presión arterial y la frecuencia cardíaca) tanto de las lampreas marinas como de los humanos se construye utilizando un conjunto de herramientas moleculares y genéticas extraordinariamente similares.
La investigación del laboratorio del investigador Robb Krumlauf, publicada en Nature Communications, ofrece una idea de cómo evolucionaron los cerebros de los animales antiguos. El equipo descubrió inesperadamente que se requiere una señal molecular crucial durante el desarrollo del rombencéfalo de los vertebrados.
"Este estudio sobre el rombencéfalo es esencialmente una ventana al pasado lejano y sirve como modelo para comprender la evolución de la complejidad", dijo en un comunicado el coautor Hugo Parker.
Al igual que otros animales vertebrados, las lampreas marinas tienen columna vertebral y esqueleto, pero les falta notablemente una característica de la cabeza: la mandíbula. Debido a que la mayoría de los vertebrados, incluidos los humanos, tienen mandíbulas, esta sorprendente diferencia en las lampreas marinas las convierte en modelos valiosos para comprender la evolución de los rasgos de los vertebrados.
"Hubo una división en el origen de los vertebrados entre los sin mandíbula y los con mandíbulas hace unos 500 millones de años", dijo Alice Bedois, ex investigadora predoctoral en el Laboratorio Krumlauf y autora principal del estudio. "Queríamos entender cómo evolucionó el cerebro de los vertebrados y si había algo exclusivo de los vertebrados con mandíbulas que faltaba en sus parientes sin mandíbulas".
Trabajos anteriores del Laboratorio Krumlauf y el laboratorio de Marianne Bronner en el Instituto de Tecnología de California habían identificado que los genes que estructuran y subdividen el cerebro posterior de la lamprea marina son idénticos a los de los vertebrados con mandíbulas, incluidos los humanos.
Sin embargo, estos genes son parte de una red o circuito interconectado que debe iniciarse y dirigirse para construir el rombencéfalo correctamente. El nuevo estudio identificó una señal molecular común, aunque se sabe que dirige los patrones de cabeza a cola en una amplia variedad de animales, como parte del circuito genético que guía los patrones del rombencéfalo en las lampreas marinas.
"Descubrimos que no sólo están involucrados los mismos genes sino también la misma señal en el desarrollo del cerebro posterior de la lamprea marina, lo que sugiere que este proceso es ancestral de todos los vertebrados", dijo Bedois.
Esta señal se llama ácido retinoico, comúnmente conocido como vitamina A. Si bien los investigadores sabían que el ácido retinoico indica al circuito genético para construir el rombencéfalo en especies complejas, no se pensaba que estuviera involucrado en animales más primitivos como las lampreas marinas. Sorprendentemente, descubrieron que el circuito central del cerebro posterior de la lamprea marina también se inicia con el ácido retinoico, lo que proporciona evidencia de que estos monstruos marinos y los humanos están mucho más estrechamente relacionados de lo previsto.
"La gente pensaba que debido a que las lampreas marinas carecen de mandíbula, su rombencéfalo no estaba formado como otros vertebrados", dijo Krumlauf. "Hemos demostrado que esta parte básica del cerebro está construida exactamente de la misma manera que los ratones e incluso los humanos".
Existen moléculas de señalización bien conocidas que informan sobre el destino de las células durante el desarrollo. Ahora, los investigadores han descubierto que el ácido retinoico es otro actor importante que indica pasos vitales en el desarrollo, como la formación del tronco encefálico. Además, si la formación del rombencéfalo es una característica conservada en todos los vertebrados, otros mecanismos deben ser responsables de explicar su increíble diversidad.
"Todos venimos de un ancestro común", dijo Bedois. "Las lampreas marinas han proporcionado una pista adicional. Ahora necesitamos mirar aún más atrás en el tiempo evolutivo para descubrir cuándo evolucionó por primera vez el circuito genético que gobierna la formación del rombencéfalo".
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