Científicos encuentran la respuesta a un enigma evolutivo de un siglo

Inyección de solución CRISPR en embriones de crustáceos (Parhyale hawaiensis)
Inyección de solución CRISPR en embriones de crustáceos (Parhyale hawaiensis) Crédito: Heather Bruce
Europa Press
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3 de diciembre de 2020  • 14:35

La forma en que evolucionaron las alas de los insectos ha desconcertado a los biólogos durante más de un siglo, con teorías enfrentadas que no eran enteramente satisfactorias. Ahora un equipo del Marine Biological Laboratory (MBL), en Estados Unidos, ha demostrado que el ala del insecto evolucionó a partir de una excrecencia en la pata de un crustáceo, que se incorporó a la pared del cuerpo del animal.

El equipo utilizó pistas de artículos científicos de hace mucho tiempo, así como enfoques genómicos de última generación. El estudio, realizado por la investigadora asociada de MBL Heather Bruce y el director de MBL, Nipam Patel, se publica esta semana en la revista Nature Ecology & Evolution.

Las alas de los insectos, según ha confirmado el equipo, evolucionaron a partir de una excrecencia o "lóbulo" en las patas de un crustáceo ancestral. Después de que este animal marino había hecho la transición a la tierra hace unos 300 millones de años, los segmentos de las patas más cercanos a su cuerpo se incorporaron a la pared del cuerpo durante el desarrollo embrionario, quizás para soportar mejor su peso en la tierra. "Los lóbulos de las patas luego se movieron hacia la espalda del insecto y luego formaron las alas", explica Bruce en un comunicado.

Una de las razones por las que llevó un siglo resolver esto, añade Bruce, es que no se apreció hasta alrededor de 2010 que los insectos están más estrechamente relacionados con los crustáceos dentro del filo de los artrópodos, como lo revelan las similitudes genéticas.

"Antes de eso, según la morfología, todos habían clasificado a los insectos en el grupo de los miriápodos, junto con los milpiés y los ciempiés -recuerda-. Y si busca en miriápodos de dónde vienen las alas de los insectos, no encontrará nada. Así que se llegó a pensar en las alas de los insectos como estructuras "novedosas" que surgieron en los insectos y no tenían la estructura correspondiente en el antepasado, porque los investigadores estaban buscando en el lugar equivocado al antepasado del insecto".

Heather Bruce disecciona embriones de crustáceos
Heather Bruce disecciona embriones de crustáceos Crédito: Eric Chen

"La gente se emociona mucho con la idea de que algo como las alas de los insectos puede haber sido una innovación novedosa de la evolución -prosigue Patel-. Pero una de las historias que está surgiendo de las comparaciones genómicas es que nada es nuevo; todo vino de alguna parte. Y, de hecho, se puede averiguar de dónde".

Bruce se percató de ello mientras comparaba las instrucciones genéticas de las patas segmentadas de un crustáceo, el diminuto saltamontes Parhyale y las patas segmentadas de insectos, incluida la mosca de la fruta Drosophila y el escarabajo Tribolium.

Usando la edición de genes CRISPR-Cas9, deshabilitó sistemáticamente cinco genes de patrones de patas compartidos en Parhyale y en insectos, y descubrió que esos genes correspondían a los seis segmentos de patas que están más alejados de la pared del cuerpo. Parhyale, sin embargo, tiene un segmento adicional de la séptima pata junto a la pared de su cuerpo.

Los insectos incorporaron dos segmentos de patas de crustáceos ancestrales
Los insectos incorporaron dos segmentos de patas de crustáceos ancestrales Crédito: Heather Bruce

Bruce se preguntó qué pasó con es segmento. "Así que comencé a investigar la literatura y encontré esta idea realmente antigua que se había propuesto en 1893, que los insectos habían incorporado su región proximal (más cercana al cuerpo) de la pata en la pared del cuerpo", recuerda.

"Pero todavía no tenía la parte del ala de la historia -prosigue-. Así que seguí leyendo y leyendo y me encontré con esta teoría de la década de 1980 de que los insectos no solo incorporaron la región proximal de la pata en la pared del cuerpo, sino que los pequeños lóbulos de la pata luego se desplazaron hacia la espalda y formaron las alas. Y pensé: 'Vaya, mis datos genómicos y embrionarios apoyan estas viejas teorías'".

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