Los seres humanos estamos emparentados con las lampreas, ha descubierto un nuevo estudio realizado por científicos del Instituto Stowers de Investigación Médica y publicado en la revista Nature Communications. Los investigadores han identificado similitudes notables en el desarrollo del cerebro entre los humanos y las lampreas marinas, unas criaturas que encajan perfectamente en lo que representa ser un monstruo marino de las profundidades y que tienen 500 millones de antigüedad. (La lamprea es un pez conocido por su distintiva boca en forma de ventosa con dientes afilados).
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Similitudes en el cerebro
Hay tres unidades básicas del cerebro de un vertebrado: el mesencéfalo, el prosencéfalo y el rombencéfalo. Esta última parte incluye la parte superior de la médula espinal, el tronco del encéfalo y el cerebelo. Controla algunas de las funciones vitales que son necesarias para nuestra supervivencia, incluida la presión arterial, la frecuencia cardíaca, el ritmo respiratorio, la actividad motora, el sueño y la vigilia. Al igual que otros animales vertebrados, las lampreas marinas tienen columna vertebral y esqueleto, pero les falta una característica muy importante de la parte de la cabeza: la mandíbula. El estudio se centró, concretamente, en el rombecéfalo, una zona que se ha conservado evolutivamente o prácticamente sin cambios durante todo el proceso de evolución.
«Nuestro estudio sobre el rombencéfalo, la parte del cerebro que controla funciones vitales como la presión arterial y la frecuencia cardíaca, es esencialmente una ventana al pasado lejano y sirve como modelo para comprender la evolución de la complejidad», apunta Hugo Parker, investigador del Instituto Stowers de Investigación Médica.
Según los investigadores, tanto los humanos como las lampreas marinas construyen esta parte vital del cerebro utilizando un conjunto de herramientas genéticas y moleculares sorprendentemente similares. En el nuevo estudio, los autores identificaron una señal molecular común, aunque se sabe que dirige los patrones de cabeza a cola en una amplia variedad de animales, como parte del circuito genético que guía los patrones del rombencéfalo en las lampreas marinas.
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«Hubo una división en el origen de los vertebrados entre los sin mandíbula y los con mandíbula hace unos 500 millones de años», dijo Alice Bedois, de la misma institución. «Queríamos entender cómo evolucionó el cerebro de los vertebrados y si había algo exclusivo de los vertebrados con mandíbulas que faltaba en sus parientes sin mandíbulas».
La importancia del ácido retinoico
La investigación se centró en una señal molecular fundamental, el ácido retinoico, que anteriormente se creía que guiaba los circuitos genéticos en el desarrollo del rombencéfalo de especies complejas. Si bien los investigadores sabían que el ácido retinoico indica al circuito genético que construye el rombencéfalo en especies complejas, no se pensaba que estuviera involucrado en animales más simples como las lampreas marinas.
En términos de una función genética muy específica, los humanos están un poco más estrechamente relacionados con la lamprea marina de lo que los científicos creían.
«Descubrimos que no sólo están involucrados los mismos genes, sino también la misma señal en el desarrollo del cerebro posterior de la lamprea marina, lo que sugiere que este proceso es ancestral de todos los vertebrados», explicó Bedois. «Esta señal se llama ácido retinoico, comúnmente conocido como vitamina A».
El descubrimiento desafía suposiciones anteriores sobre el desarrollo cerebral de la lamprea marina. Con ello, la investigación no sólo cierra una brecha evolutiva entre los humanos y las lampreas marinas (se desconocía que el el circuito genético que construye el rombecéfalo estaba involucrado también en el de especies más primitivas), sino que también enfatiza el papel del ácido retinoico como molécula de señalización crucial en el desarrollo de los vertebrados. Asimismo, abre nuevas vías para comprender la increíble diversidad entre los vertebrados, sugiriendo otros mecanismos contribuyen a la gran variedad que existe en el reino animal.
El rombencéfalo es una región más antigua que se ha conservado evolutivamente o prácticamente sin cambios durante todo el proceso de evolución.
«Todos venimos de un ancestro común», dijo Bedois. “Las lampreas marinas han proporcionado una pista adicional. Ahora necesitamos mirar aún más atrás en el tiempo evolutivo para descubrir cuándo evolucionó por primera vez el circuito genético que gobierna la formación del rombencéfalo”.
Comprender cómo las señales que proporciona el ácido retinoico se utilizan para formar estructuras normales de la cabeza y la cara en los vertebrados es crucial para comprender de qué manera puede fallar este proceso.
Las lampreas marinas, con sus cuerpos parecidos a anguilas y sus hileras circulares de dientes, pueden parecerse a criaturas de una película de ciencia ficción, pero estos peces sin mandíbulas forman parte de nuestra historia natural
Las lampreas marinas son peces originarios del Océano Atlántico y los Grandes Lagos.
Pertenecen a un antiguo linaje de peces sin mandíbulas conocido como Agnatha. A diferencia de muchos de sus contemporáneos en los mares del Devónico, las lampreas han logrado sobrevivir hasta el día de hoy, lo que las convierte en uno de los linajes de vertebrados más antiguos que existen. Han sido testigos del ascenso y caída de los dinosaurios, la división de continentes y la transformación del clima y los ecosistemas de la Tierra.
Referencias:
Alice M. H. Bedois, Hugo J. Parker, Andrew J. Price, Jason A. Morrison, Marianne E. Bronner, Robb Krumlauf. Sea lamprey enlightens the origin of the coupling of retinoic acid signaling to vertebrate hindbrain segmentation. Nature Communications, 2024; 15 (1) DOI: 10.1038/s41467-024-45911-x
