martes, 5 de julio de 2016

Sobre el origen de las escamas, pelos y plumas

Las escamas, pelos y plumas son homólogos y evolucionaron a partir de las escamas de un reptil que fue antepasado común a aves, mamíferos y reptiles actuales.

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El origen común de los pelos de los mamíferos, las plumas de las aves y las escamas de los reptiles es algo que se ha debatido durante mucho tiempo en la comunidad académica.
Ahora, investigadores de la Universidad de Ginebra (UNIGE) y del Instituto Suizo de Bioinformática (SIB) parecen haber demostrado que estas estructuras corporales son homólogas y descienden de un ancestro común.
El estudio se basa en el análisis del desarrollo embrionario de los vertebrados, en los rasgos microanatómicos y en pruebas moleculares. Estos aspectos son idénticos en los tres casos cuando pelos, escamas y plumas se encuentran en los primeros estadios de su desarrollo. Esto indicaría que las tres cosas evolucionaron a partir de un antepasado reptil común.
Tanto los pelos como las plumas forman al principio una estructura primordial similar denominada placoda. Esta estructura consiste en un engrosamiento local de la epidermis en el que células en forma de columna reducen su proliferación y expresan genes específicos.
El hecho anterior ha venido confundiendo a los científicos desde hace muchos años porque las aves y los mamíferos no forman grupos “hermanos”, pues ambos evolucionaron a partir de linajes de reptiles diferentes. Además, en estudios previos se llegó a la conclusión de que las escamas de los reptiles no se formaban a partir de placodas, por lo que los pelos y las plumas parecían haber sido descubiertos por la evolución de forma independiente.
El año pasado un grupo de la Universidad de Yale publicó un artículo en el que se mostraba que las escamas, pelos y plumas compartían rasgos moleculares comunes durante el desarrollo. El hallazgo reavivó el debate académico sobre el origen evolutivo de estas estructuras anatómicas, creándose dos bandos.
Los científicos de uno de los bandos sostenían que estos rasgos moleculares implicaban un origen común de los tres casos. Sin embargo, en el otro bando defendían que los mismos genes habían sido reusados para desarrollar las tres distintas estructuras.
En este nuevo estudio, Nicolas Di-Poï y Michel C. Milinkovitch terminan de una vez por todas con esta controversia al demostrar que las escamas de los reptiles se desarrollan a partir de placodas con los mismos rasgos anatómicos y moleculares que en el caso de los pelos y plumas.
Para ello observaron la morfología de la piel y características moleculares durante el desarrollo embrionario de cocodrilos, serpientes y lagartos. Entre sus resultados no sólo están las nuevas pruebas que complementan el trabajo de los investigadores de Yale, sino que además identifican nuevos rasgos moleculares que son idénticos a los observados durante el desarrollo de los pelos y las plumas. Encima, han reconocido en los reptiles estudiados la misma placoda anatómica que se puede ver en aves y mamíferos.
Todo ello indica que las escamas, pelos y plumas son homólogos y, por tanto, pese a tener una forma distinta una vez formados al final, evolucionaron a partir de las escamas de un reptil que era antepasado común a los tres grupos de vertebrados.
A lo largo de su estudio, estos investigadores estudiaron un especie de lagarto del género Pogona que se presenta entres variantes distintas: la normal, la de escamas reducidas y la de sin escamas. Descubrieron que todo se debía a un gen que se presenta en dos copias y que puede sufrir una mutación. Si no se presenta tal mutación el lagarto tiene escamas normales, si un gen de los dos está mutado entonces se presenta el segundo caso y cuando las dos copias están mutadas tenemos el tercer caso.
Descubrieron que la mutación se debía a un alteración del gen ectodysplasin-A (EDA), un gen que cuando se presenta mutado en humanos o ratones da lugar anormalidades en el desarrollo de los dientes, glándulas uñas y pelo.
Cuando este gen falla (muta) en lagartos entonces estos no desarrollan adecuadamente las placodas de la misma manera que esa mutación afecta a los mamíferos y aves y no desarrollan adecuadamente pelos y plumas. Esto indica también un origen común para estas estructuras.
En la foto de cabecera se pueden ver las placodas teñidas de oscuro de embriones de ratón, serpiente, pollo y cocodrilo.
El próximo proyecto de este equipo suizo de investigadores es descifrar los mecanismos que expliquen la diversidad de estas estructuras, ya que, por ejemplo, una escama y una pluma no se parecen. Es decir, cómo la ancestral estructura de dio escamas a los antepasados de los vertebrados terrestre dio lugar por evolución a toda la sorprendente diversidad de pelos, escamas y plumas de la actualidad.
Esperan que estos estudios futuros puedan permitir la comprensión de los mecanismos moleculares que dan lugar a la fisiología de estas estructuras que contribuyeron a la complejidad de la diversidad de la vida sobre la Tierra.
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