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| Al teñir el material genético con etiquetas fluorescentes, los investigadores pueden examinar cómo se comportan los genes clave en el cuerpo de la estrella de mar. Crédito: Laurent Formery |
Durante siglos, los naturalistas se han preguntado qué constituye la cabeza de las estrellas de mar. Cuando se observa un gusano o un pez, está claro qué extremo es la cabeza y cuál la cola. Pero con sus cinco brazos idénticos, nadie sabe cómo distinguir la parte delantera del organismo de la trasera. Esta inusual estructura corporal ha llevado a muchos a pensar que las estrellas de mar no tienen cabeza. Pero ahora, biólogos de la Universidad de Stanford y otros centros han descubierto que la verdad está más cerca de lo contrario. Mientras que en las estrellas de mar juveniles se detectaron señales genéticas asociadas al desarrollo de la cabeza en casi todas partes, la expresión de los genes que codifican las secciones del torso y la cola del animal eran prácticamente inexistentes.
Las estrellas de mar pertenecen a un grupo de animales llamado equinodermos, que también incluye a los erizos de mar y los dólares de arena.
Los equinodermos tienen un plan corporal "quíntuple simétrico" único, lo que significa que las partes de su cuerpo están dispuestas en cinco secciones iguales.
Esto es muy diferente de sus antepasados bilaterales, que tienen un lado izquierdo y otro derecho que se reflejan entre sí, como en los seres humanos y muchos otros animales.
En el nuevo estudio, los investigadores compararon los marcadores moleculares de la estrella de mar Patiria miniata con otros deuteróstomos, un grupo animal más amplio que incluye equinodermos y animales bilaterales, como los vertebrados.
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| Micro-TC de una estrella de mar que muestra el esqueleto (gris), el sistema digestivo (amarillo), el sistema nervioso (azul), los músculos (rojo) y el sistema vascular acuático (morado). Crédito: Universidad de Southampton |
Estos animales comparten un ancestro común, por lo que la comparación de su desarrollo les permitió conocer mejor cómo evolucionaron los equinodermos para desarrollar su singular plan corporal.
Los científicos utilizaron diversas técnicas moleculares y genómicas de alta tecnología para comprender dónde se expresaban los distintos genes durante el desarrollo y crecimiento de las estrellas de mar.
Utilizaron la microtomografía computarizada para comprender la forma y estructura del animal con un detalle sin precedentes.
A continuación, utilizaron la tomografía de ARN y la hibridación in situ para crear un mapa tridimensional de la expresión génica en la estrella de mar y averiguar dónde se expresan genes específicos durante el desarrollo.
En concreto, cartografiaron la expresión de los genes que controlan el desarrollo del ectodermo, que incluye el sistema nervioso y la piel.
Se sabe que este ectodermo marca el patrón anteroposterior (de delante hacia atrás) en los cuerpos de otros deuteróstomos.
Descubrieron que este patrón estaba correlacionado con el eje medio-lateral de los brazos de las estrellas de mar: la línea media del brazo representaba la parte delantera y las partes laterales más alejadas, la trasera.
En los deuteróstomos, hay un conjunto de genes que se expresan en el ectodermo del tronco. Pero en la estrella de mar, muchos de estos genes no se expresan en absoluto en el ectodermo.
Esto sugiere que las estrellas de mar y otros equinodermos pueden haber desarrollado su cuerpo de cinco secciones al perder la región del tronco de sus antepasados bilaterales.
Esto habría permitido a los equinodermos moverse y alimentarse de forma diferente a los animales de simetría bilateral.
"Nuestra investigación nos dice que el plan corporal de los equinodermos evolucionó de una forma más compleja de lo que se pensaba y que aún queda mucho por aprender sobre estas intrigantes criaturas", afirmó el Dr. Thompson.
Fuentes, créditos y referencias:
Thurston Lacalli, A radical evolutionary makeover gave echinoderms their unusual body plan, Nature (2023). DOI: 10.1038/d41586-023-03123-1 , doi.org/10.1038/d41586-023-03123-1