El potencial vínculo evolutivo entre los pelos de los mamíferos, las plumas de las aves y las escamas de los reptiles se ha debatido durante décadas. Ahora, investigadores de la Universidad de Ginebra (UNIGE) y el Instituto Suizo de Bioinformática SIB, en Suiza, demuestran que todos estos apéndices de la piel son homólogos: comparten un ancestro común.
Sobre la base de nuevos análisis acerca del desarrollo embrionario, biólogos suizos hallaron evidencia de firmas moleculares y microanatómicas que son idénticas entre los pelos, las plumas y las escamas en sus primeras etapas de desarrollo. Estas nuevas observaciones, que se detallan en un artículo publicado este viernes en 'Science Advances', indican que las tres estructuras evolucionaron a partir de su reptil ancestro común.
Los pelos de los mamíferos y las plumas de las aves se desarrollan a partir de una estructura primordial similar llamada placoda: un engrosamiento de la epidermis local con células columnares que reducen su tasa de proliferación y expresan genes muy específicos. Esta observación ha desconcertado a los biólogos evolutivos y de desarrollo durante muchos años, ya que las aves y los mamíferos no son grupos hermanos: evolucionaron a partir de diferentes linajes de reptil.
Según estudios anteriores, las escamas de los reptiles no se desarrollan a partir de una placoda anatómica, lo que implicaría que las aves y los mamíferos han 'inventado' independiente placodas durante su evolución. En 2015, un equipo de la Universidad de Yale, en Estados Unidos, publicó un artículo que muestra que escamas, pelos y plumas comparten firmas moleculares durante su desarrollo.
Estos resultados alimentaron un viejo debate entre dos escuelas: la que defiende que estas firmas moleculares sugieren un origen evolutivo común de apéndices de la piel frente a la que propone que se emplean los mismos genes para el desarrollo de diferentes apéndices de la piel.
Ahora, Nicolas Di-Poi y Michel C. Milinkovitch, del Departamento de Genética y Evolución de la Facultad de Ciencia de UNIGE y en el SIB ponen punto final a esta larga controversia al demostrar que las escamas en los reptiles se desarrollan a partir de una placoda con todas las características anatómicas y moleculares de las placodas de aves y mamíferos.
Los dos científicos finamente observaron y analizaron las características morfológicas de la piel y moleculares durante el desarrollo embrionario en cocodrilos, serpientes y lagartos. "Nuestro estudio no sólo proporciona nuevos datos moleculares que complementan el trabajo del equipo de Estados Unidos, sino que también revela hechos microanatómicos clave", explica Milinkovitch.
"De hecho, hemos identificado en los reptiles nuevas firmas moleculares que son idénticas a las observados durante el desarrollo de pelos y plumas, así como la presencia de la misma placoda anatómica que en mamíferos y aves. Esto indica que los tres tipos de apéndices de la piel son homólogos: las escamas de los reptiles, las plumas de las aves y los pelos de los mamíferos, a pesar de sus muy diferentes formas finales, evolucionaron a partir de las escalas de su ancestro común reptil", añade.
UN GEN CLAVE PARA EL DESARROLLO DE APÉNDICES CUTÁNEOS
Durante su nuevo estudio, los investigadores de UNIGE y SIB también investigaron el dragón barbudo, una especie de lagarto que existe en tres variantes. La primera es la forma de tipo salvaje normal; la segunda tiene escamas de tamaño reducido porque lleva una copia de una mutación genética natural, y la tercera tiene dos copias de la mutación, por lo que carece de todas las escamas.
Al comparar el genoma de estas tres variantes, Di-Poi y Milinkovitch identificaron el gen afectado por esta mutación. "Descubrimos que el peculiar aspecto de estos lagartos desnudos se debe a la interrupción de ectodisplasina-A (EDA), un gen cuyas mutaciones en los seres humanos y los ratones son conocidas por generar alteraciones sustanciales en el desarrollo de los dientes, las glándulas, las uñas y los cabellos", explica Milinkovitch.
Investigadores suizos han demostrado que cuando EDA funciona mal en los lagartos no logran desarrollar una placoda adecuada para las escamas, exactamente igual que los mamíferos o las aves afectadas con mutaciones similares en el mismo gen no pueden desarrollar placodas adecuadas para pelos o plumas. Estos datos indican de manera coherente el ancestro común entre las escamas, las plumas y los pelos.
El próximo desafío para el equipo suizo y muchos otros investigadores de todo el mundo es descifrar los finos mecanismos que explican la diversidad de formas de apéndices de la piel. Es decir, cómo la piel escamosa ancestral ha dado lugar a las morfologías muy diferentes de escamas, plumas y pelos, así como la sorprendente variedad de formas que pueden tomar estos apéndices.
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