Dos nuevos estudios sobre el origen evolutivo de los dientes y las vértebras iluminan aún más la conexión humana con los organismos marinos que se remonta a millones de años. Ambos estudios en el patín pequeño (Leucoraja erinacea) son publicados esta semana por J. Andrew Gillis y Katharine Criswell de la Universidad de Cambridge, Reino Unido, quienes realizan investigaciones como científicos del Centro Whitman en el Laboratorio de Biología Marina (MBL), Woods Hole.
En el primer artículo de procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias, Gillis y Criswell confirman la antigua suposición de que los dientes y las escamas de los tiburones y las rayas tienen un origen evolutivo común. Además, sus hallazgos sugieren que los peces antiguos tenían múltiples capas de armadura externa que evolucionaron hasta convertirse en los diferentes tipos de escamas que vemos hoy.
El segundo papel, en Actas de la Royal Society Bse reduce a la formación de la columna vertebral en un ancestro común entre todos los vertebrados con mandíbula.
¿De dónde sacaste esos dientes?
Las escamas y los dientes de los peces son similares en estructura, material y expresión genética. Las similitudes son tan fuertes que los investigadores han asumido durante mucho tiempo que los dos deben estar relacionados. Pero la investigación realizada por otros ha demostrado que las escamas del pez cebra están más relacionadas con el sistema musculoesquelético que con los tejidos que forman los dientes. Gillis, sin embargo, pensó que la pregunta necesitaba más consideración.
«Las escamas de los tiburones y las rayas son muy diferentes de las escamas del pez cebra [and other] «tipos de peces óseos», dijo. «Nos preguntamos si pueden ser un tipo diferente de escala y tener un origen embrionario diferente más estrechamente relacionado con los dientes».
Los dientes se forman a partir de un grupo especial de células ubicadas en la parte superior (o «cresta») del tubo neural, el tejido embrionario que eventualmente se convierte en el cerebro y la médula espinal. Gillis planteó la hipótesis de que estas células de la cresta neural también formaban las escamas de los tiburones y las rayas.
En el MBL, el equipo inyectó el tubo neural de patines embrionarios con un tinte fluorescente que se adhirió a las células de la cresta neural. Ese tinte permaneció en las células mientras se dividían y se movían desde el tubo neural para formar diferentes partes del cuerpo del patín. De hecho, las células que se convirtieron en escamas estaban marcadas con tinte fluorescente, lo que indica que procedían de las células de la cresta neural.
La investigación del laboratorio de Gillis, junto con el hallazgo anterior de que las escamas en algunos peces óseos están más relacionadas con el sistema musculoesquelético que con los dientes, pinta una imagen interesante de la evolución de las escamas.
«Ancestralmente, los vertebrados con mandíbula… tenían una gran armadura ósea en la parte exterior de sus cuerpos compuesta del mismo tipo de material del que están hechos los dientes, llamado dentina», dijo Gillis. Debajo de esa armadura de dentina había otra capa más ósea. Sugiere que diferentes capas de esta armadura se perdieron en diferentes peces, con la capa de dentina convirtiéndose en escamas de tiburones y rayas y la capa ósea convirtiéndose en escamas de animales como el pez cebra.
Él espera explorar más a fondo esta idea en bichirs, un grupo de peces que retuvo ambas capas. «Simplemente demuestra que no todas las escalas son iguales», dijo.
Creciendo una columna vertebral
En el segundo artículo, Criswell y Gillis se centraron en la evolución del tejido vertebral.
«La columna vertebral brinda protección a la médula espinal y soporte para las extremidades y la cabeza. Pero a pesar de este papel importante, la forma y la construcción de la columna vertebral varían considerablemente entre los diferentes animales», dijo Criswell. «Esta variación nos hizo preguntarnos cómo los primeros vertebrados construyeron sus columnas vertebrales».
En todos los vertebrados terrestres (incluidos los humanos), las espinas se forman a partir de un solo grupo de células llamadas somitas. Los peces con aletas radiadas, sin embargo, forman su columna vertebral a partir de somitas y una población celular separada llamada cordoblastos. Criswell y Gillis decidieron estudiar el desarrollo de la columna vertebral en rayas, que son peces cartilaginosos, un pariente lejano tanto de los vertebrados terrestres como de los peces con aletas radiadas.
Trabajando en el Laboratorio de Biología Marina, Criswell usó el seguimiento de células fluorescentes para determinar que las rayas forman sus espinas solo a partir de somitas. Dado que dos de los tres grupos relacionados usan solo somitas en el desarrollo vertebral, Criswell concluyó que el ancestro común de todos los vertebrados con mandíbula tenía una columna vertebral derivada de los somitas. Los peces con aletas radiadas desarrollaron más tarde un método ligeramente diferente de formación de la columna.
«Es interesante pensar que el desarrollo de la columna vertebral en los tiburones y las rayas es más similar al de los humanos que al de los peces óseos como el pez cebra y el salmón. Refuta la vieja noción de los tiburones y las rayas como peces ‘primitivos'», dijo Criswell. «Como encontramos aquí, esos procesos de desarrollo todavía se utilizan para construir los esqueletos de muchos grupos de vertebrados, incluidos los humanos».
