Un doble estudio presentado en Current Biology a finales de septiembre nos ha desvelado muchos secretos sobre uno de los organismos marinos más curiosos del planeta: el Prionotus carolinus o petirrojo marino, un pez con patas que podría ofrecernos una respuesta a algunas de las preguntas más apasionantes de la biología: ¿cómo se crea un órgano nuevo?, ¿cómo el ser humano adquirió la capacidad de caminar erguido con sus dos piernas?
El petirrojo marino y sus patas con papilas gustativas
En este comunicado de prensa de la Universidad de Harvard se narra el proceso de investigación científica que llevó a dos grupos diferentes a aunar esfuerzos para analizar el curioso caso del petirrojo marino.
Corey Allard, del Laboratorio Bellono de biología celular y molecular asociado a Harvard, se encontró con varios de estos peces en un tanque de un laboratorio marino y decidió estudiarlos a fondo entrando en contacto con varios investigadores de Stanford que estaban analizando al mismo animal marino.
“Los petirrojos marinos son un ejemplo de una especie con un rasgo muy inusual y novedoso”, señala Allard, porque pueden ayudar a los biólogos a responder a la pregunta acerca de cómo se crea un órgano nuevo.
La investigación resultante se ha desvelado en dos artículos (este y este) que proporcionan la comprensión más completa hasta la fecha sobre cómo los petirrojos marinos usan sus patas, qué genes controlan la aparición de las mismas y cómo estos animales podrían usarse como un marco conceptual para las adaptaciones evolutivas.
Una suerte de “accidente” ocurrido durante la investigación, al confundir a los petirrojos marinos con otra especie similar, facilitó la caracterización de las patas de estos peces, su elemento más singular.
Estas patas son, en realidad, extensiones de sus aletas pectorales formadas por seis radios: con ellas nadan, pero también caminan, cavan, rascan y cazan. Los investigadores certificaron que estas patas “eran sensibles tanto a estímulos mecánicos como químicos”.
Y lo pudieron atestiguar gracias a una especie diferente denominada Prionotus evolans que, aunque tenían patas similares, no las usaban para excavar ni para encontrar presas enterradas, aunque sí para moverse y explorar.
Pero el Prionotus carolinus sí es sensible al tacto y a las señales químicas gracias a estas patas que los científicos denominaron “papilas” ya que actúan de forma similar a nuestras papilas gustativas gracias a sus moléculas receptoras del gusto.
En el ensayo de comportamiento simple, los investigadores colocaron mejillones y cápsulas que contenían extracto de mejillón crudo o filtrado enterrados en arena sin señales visuales en el tanque con los petirrojos marinos.
Estos animales encontraron regularmente todos los elementos relacionados con las presas enterradas, pero no descubrieron cápsulas de control que contenían agua de mar demostrando que las patas de algunos petirrojos marinos responden a estímulos químicos, táctiles y propioceptivos, es decir, con la capacidad cerebral de saber la posición exacta de las partes del cuerpo en cada momento.
Para los científicos de Harvard y Stanford las patas de los petirrojos marinos se definen como “subespecialización evolutiva”, mostrando cómo la evolución permite la adaptación a entornos muy específicos.
El petirrojo marino y el bipedismo humano
Uno de los dos artículos publicado en Current Biology se centró en investigar la base genética de la ganancia de rasgos en los peces petirrojos marinos que los llevó al gen llamado tbx3a, como señalan los investigadores en este artículo de Nature.
Los diferentes experimentos demostraron que desempeña un papel en la creación de una pata donde otros peces tienen una aleta, aunque aún se desconoce qué mutación provocó que la actividad del tbx3a cambiara en las especies con patas sensoriales o cómo creó las nuevas habilidades de los peces.
De cualquier forma, los investigadores señalan que el estudio establece a los petirrojos marinos como un organismo modelo para estudiar la evolución de la ganancia de rasgos principales e ilustra cómo los genes de control del desarrollo antiguos pueden ser la base de la formación de nuevos órganos, lo que llevó al bipedismo humano.
“Hace unos 6 millones de años, los humanos adquirieron la capacidad de caminar erguidos, separándose de sus ancestros primates”. Muchos millones de años antes, uno de nuestros antepasados salió del mar… y “terminó” caminando. Estudios como este trata de explicar cómo evolucionaron las extremidades a partir de las aletas.
El doble estudio sobre los petirrojos marinos y su adaptación a la vida en el fondo del mar podría “ofrecer más pistas” sobre nuestra propia evolución: “Por ejemplo, existen factores de transcripción genética que controlan el desarrollo de las patas de los petirrojos marinos que también se encuentran en las extremidades de otros animales, incluidos los humanos”.