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| El hallazgo también podría ayudar a los científicos a identificar las mutaciones genéticas que están detrás de algunas enfermedades humanas. Crédito: Acuario Nacional |
Los peces débilmente eléctricos proporcionan excelentes sistemas de estudio para analizar. Los peces han evolucionado de forma independiente los órganos eléctricos a partir del músculo. Sin embargo, aún no está claro cómo pudo evolucionar el pez con sus órganos eléctricos.
Un nuevo estudio explica cómo pequeños cambios genéticos permitieron a los peces eléctricos evolucionar sus órganos eléctricos. El hallazgo también podría ayudar a los científicos a localizar las mutaciones genéticas que están detrás de algunas enfermedades humanas.
La evolución aprovechó una peculiaridad de la genética de los peces para desarrollar los órganos eléctricos. Todos los peces tienen dos copias del mismo gen, que crea canales de sodio, que son pequeños motores musculares.
Los peces eléctricos evolucionaron los órganos eléctricos desactivando una copia del gen del canal de sodio en los músculos y activándolo en otras células. Los diminutos motores que normalmente contraen los músculos fueron reutilizados para generar señales eléctricas y ¡bingo! Nació un nuevo órgano con un potencial increíble.
Harold Zakon, profesor de neurociencia y biología integradora en la Universidad de Texas en Austin y autor correspondiente del estudio, dijo: "Esto es emocionante porque podemos ver cómo un pequeño cambio en el gen puede cambiar completamente dónde se expresa".
Los científicos determinaron que una breve sección de este gen del canal de sodio, de unas 20 letras, controla si el gen se expresa en una célula determinada. Confirmaron que esta región de control está cambiada o ausente en los peces eléctricos. Por ello, uno de los dos genes del canal de sodio en los músculos de los peces eléctricos está desactivado. Sin embargo, las ramificaciones son mucho más amplias que la evolución de los peces electrificados.
Según Zakon, "esta región de control se encuentra en la mayoría de los vertebrados, incluidos los humanos. Así que el siguiente paso en términos de salud humana sería examinar esta región en las bases de datos de genes humanos para ver cuánta variación hay en las personas normales y si algunas supresiones o mutaciones en esta región podrían conducir a una menor expresión de los canales de sodio, lo que podría dar lugar a enfermedades."
"El gen del canal de sodio tuvo que ser desactivado en el músculo antes de que pudiera evolucionar un órgano eléctrico".
"Si activaban el gen tanto en el músculo como en el órgano eléctrico, entonces todo lo nuevo que ocurría en los canales de sodio en el órgano eléctrico también estaría ocurriendo en el músculo. Así que era importante aislar la expresión del gen en el órgano eléctrico, donde podría evolucionar sin dañar el músculo".
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| Los investigadores de la UT Austin confirmaron que la región de control genético que descubrieron sólo controla la expresión de un gen del canal de sodio en el músculo y no en otros tejidos. En esta imagen, una proteína verde fluorescente se ilumina sólo en el músculo del tronco de un embrión de pez cebra en desarrollo. Crédito de la imagen: Mary Swartz/Johann Eberhart/Universidad de Texas en Austin. |
Hay dos grupos de peces eléctricos en el mundo: Los peces sudamericanos y los africanos débilmente eléctricos. Los peces eléctricos de África tenían mutaciones en la región de control, mientras que los peces eléctricos de Sudamérica la perdieron por completo. Ambos grupos llegaron a la misma solución para desarrollar un órgano eléctrico -perder la expresión de un gen del canal de sodio en el músculo- aunque por dos caminos diferentes.
Gallant dijo: "Si se rebobina la cinta de la vida y se le da al play, ¿se reproducirá de la misma manera o se encontrarán nuevas formas de avanzar? ¿Funcionaría la evolución de la misma manera una y otra vez? Peces eléctricos, tratemos de responder a esa pregunta porque han evolucionado repetidamente estos increíbles rasgos. En este trabajo nos lanzamos a la aventura, tratando de entender cómo estos genes de los canales de sodio se han perdido repetidamente en los peces eléctricos. Fue un esfuerzo de colaboración".
Fuentes, créditos y referencias:
Sarah Lapotin et al. Divergent cis-regulatory evolution underlies the convergent loss of sodium channel expression in electric fish. DOI: 10.1126/sciadv.abm2970
Fuente: Universidad de Austin, Texas.