Evolución de las branquias en peces (y humanos)

Una nueva investigación ha revelado el origen genético de las branquias de los peces, que tuvo lugar hace más de 430 millones de años. Destaca uno de los desarrollos evolutivos más importantes en peces, así como en vertebrados y humanos.

Si le preguntas a un paleontólogo cuál fue el cambio más significativo en la evolución de los vertebrados, probablemente dirías que fue la evolución de las mandíbulas de los peces hace más de 430 millones de años, que se atribuyó a la rápida expansión de los vertebrados que vemos hoy. . Sin embargo, un segundo cercano probablemente será la evolución de las cubiertas branquiales que siguió poco después. Sin este paso evolutivo fundamental, los peces no se habrían desarrollado tan rápidamente y nunca habrían hecho la transición a la tierra. Sin embargo, a pesar de la importancia de esta adaptación histórica, se sabe muy poco sobre su origen, especialmente en comparación con otros momentos notables como la evolución de la mandíbula.Afortunadamente, una nueva investigación ha descubierto el origen genético de la cubierta branquial, así como una parte importante de la historia de los vertebrados.

La importancia de las branquias

El hecho de que los peces respiren agua a través de sus branquias es una de las cosas más conocidas sobre ellos. Sin embargo, muchas menos personas entienden realmente cómo funcionan y cómo se han desarrollado. Una parte importante de las branquias son sus caparazones duros, también llamados opérculos, que protegen los órganos vitales a ambos lados del cuello del pez. Sin embargo, también tienen un papel de apoyo que es, sin duda, más importante. Las branquias también son responsables de ayudar a bombear un flujo constante de agua a las branquias de abajo, maximizando la cantidad de oxígeno que pueden respirar y, por lo tanto, la velocidad a la que pueden generar calor. Así, la evolución de las branquias ha permitido que los peces se vuelvan más activos y crezcan en tamaño.También se cree que la capacidad de almacenar agua en las branquias puede ser la forma en que los primeros peces se aventuraron en tierra y evolucionaron hasta convertirse en los primeros anfibios. Entonces, son las conchas branquiales las que finalmente han permitido que los peces evolucionen hacia la diversidad de vertebrados que vemos hoy.

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Descubrimiento genético

A pesar de la importancia de las cubiertas branquiales, el mecanismo exacto de su desarrollo sigue siendo un misterio hasta ahora. Eso fue hasta que Lindsey Barske, investigadora de la Facultad de Medicina Keck de la Universidad de Carolina del Sur, y sus colegas comenzaron experimentos genéticos con peces cebra . Después de alterar los niveles de un gen conocido como Pou3f3, notaron mutaciones sorprendentes en las branquias de los peces. Aquellos con Pou3f3 eliminado no desarrollaron una cubierta branquial, mientras que aquellos con copias adicionales del gen insertado desarrollaron una cubierta branquial rudimentaria adicional. Intrigados por sus hallazgos, el equipo decidió examinar la expresión de este gen en otros peces para ver si Pou3f3 también era responsable de sus branquias.

En peces mucho más antiguos (evolutivamente hablando) sin mandíbulas, como la bruja y la lamprea, que tienen branquias pero no grietas ni caparazones externos, encontraron, como era de esperar, que el gen Pou3f3 no estaba presente y, por lo tanto, nunca se desarrolló. En peces cartilaginosos, como tiburones y manadas, encontraron que el gen Pou3f3 estaba activo en todas las branquias. Además, aislaron el elemento de control necesario para activar este gen debido a que los peces cartilaginosos tienen dos branquias por branquias.Luego aislaron el gen y su elemento de control de todos los peces óseos que observaron, lo que sugiere fuertemente no solo que este gen es responsable de las cubiertas branquiales, sino también que probablemente sea el mismo gen que evolucionó en los peces a lo largo del tiempo. . detrás. Los hallazgos del equipo se publicaron recientemente en un nuevo artículo en la revista PNAS .

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