Los peces 'caminantes' primitivos pueden enseñarnos cómo evolucionaron los primeros animales terrestres

Pequeño patín. Crédito: Wikimedia Commons.

La transición del agua a la tierra que hicieron algunos animales pioneros, hace aproximadamente 380 millones de años, fue uno de los momentos más importantes de la evolución. Sin embargo, los científicos todavía están tratando de encajar todas las piezas del rompecabezas, para completar la imagen completa de cómo sucedió todo esto.

La última pieza fue agregada por investigadores de la Universidad de Nueva York que descubrieron que el circuito neural requerido para controlar las extremidades ambulatorias ya estaba presente antes de que los primeros tetrápodos (vertebrados con dos pares de extremidades) olieran el suelo. En otras palabras, primero se había desarrollado el software, y mucho después vino el hardware (limbs).

Los científicos tienen una idea razonable de cuándo los primeros vertebrados comenzaron a caminar sobre la tierra al observar los registros fósiles. Por ejemplo, conocemos a Tiktaalik, una criatura de agua dulce de 375 millones de años que creció hasta los tres metros de largo y tenía características acuáticas mezcladas con otras más adecuadas para la vida en la tierra. Sorprendentemente, esta antigua especie de transición tenía huesos en las muñecas, lo que sugiere que podía sostenerse sobre sus extremidades delanteras. Los fósiles más antiguos carecen de estos huesos de la muñeca, que pertenecen a animales más parecidos a peces. Por otro lado, los fósiles más jóvenes apuntan a características similares a las de los tetrápodos, como dedos y extremidades distintas.

Tal vez en contra de la intuición, los investigadores estadounidenses han encontrado evidencia de que los peces antiguos habían desarrollado los circuitos neuronales necesarios para caminar antes de la invasión terrestre de vertebrados del Devónico tardío.

Los investigadores de la Universidad de Nueva York (NYU) estudiaron la pequeña raya (Leucoraja erinacea), que es uno de los animales vivos más primitivos que los científicos a veces llaman un fósil viviente. Esta criatura, que no ha cambiado mucho a lo largo de los siglos, puede ser bastante peculiar, en el sentido de que puede caminar sobre el lecho marino, a falta de un término mejor. Al igual que un animal terrestre, la raya usa su gran aleta pectoral para nadar, pero también sus aletas pélvicas más pequeñas para caminar con movimientos alternos de izquierda a derecha.

Ilustración de Tiktaalik. Crédito: Wikcionario.

Jeremy S. Dasen, profesor asociado de la NYU, y sus colegas utilizaron la secuenciación de ARN para expresar los genes en las neuronas motoras de los patines y encontraron que muchos de estos también aparecen en los mamíferos. Algunos de estos genes, por ejemplo, están involucrados en el control de los músculos para doblar y enderezar las extremidades.

Es muy poco probable que este tipo de circuito haya evolucionado dos veces, lo que implica que tanto los patines como los tetrápodos heredaron los mismos genes y vías neuronales de su último ancestro común, hace unos 420 millones de años. Esto es mucho antes de que apareciera cualquier tetrápodo, lo que solo puede significar que los circuitos necesarios para caminar evolucionaron antes de que aparecieran por primera vez las piernas o los pies, como se informa en la revista Cell.

También hay otros peces caminantes vivos hoy en día, además de las rayas. El pez cavernario ciego usa sus aletas para impulsarse a través del lecho del río o escalar cascadas. Mudskippers usa sus extremidades anteriores como muletas para tambalearse hacia adelante y los peces pulmonados voltean sus cuerpos hacia adelante, dejando una huella en el suelo.

Los investigadores esperan que su trabajo abra las puertas a nuevos estudios preocupados por el tratamiento de trastornos neurológicos humanos. A diferencia de los animales con un sistema nervioso complejo como los ratones, los patines tienen circuitos neuronales mucho más simples, lo que los hace ideales para la investigación. Quizás, después de comprender la arquitectura básica de las vías neuronales que controlan la marcha, los científicos podrían encontrar una forma de tratar o reparar las enfermedades de las neuronas motoras o las lesiones de la médula espinal.

Dado que los patines usan muchos de los mismos circuitos neuronales que usamos para caminar, pero con seis músculos en lugar de los cientos que usamos, los peces brindan un modelo simple para estudiar cómo se ensamblan los circuitos que permiten caminar, dice Dasen, miembro del Instituto de Neurociencia de NYU Langone Health. Hasta que comprendamos cómo se conectan las conexiones nerviosas de la columna vertebral y las extremidades, no podemos esperar revertir el daño y la parálisis de la médula espinal.

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