Metagenética del origen del desarrollo de las extremidades. Divulgación 36 | Veterinaria Digital

Metagenética del origen del desarrollo de las extremidades. Divulgación 36

VD | 17 DEC 2012 - 00:00

Metagenética del origen del desarrollo de las extremidades. Divulgación 36

A la vista de las informaciones genéticas disponibles, en la actualidad, puede afirmarse que existió un ancestro común de los peces y los tetrápodos que disponía de un genoma (compuesto por genes maestros Hox y material genético interruptor denominado CsB) preparado para expresar, progresivamente, nuevos elementos que permitieron el desarrollo de las extremidades. En el blog Divulgación (34) señalábamos que la aparición de extremidades articuladas, enfundadas en las aletas pectorales de los celacantos, hace 416 millones de años, y del tiktaalik fósil de pez sarcopterigio de 380 millones de años, está unida a la existencia de unos interruptores genéticos denominados CsB  que también están presentes en otros peces (pez cebra, manta raya), en anfibios (rana), reptiles, aves (pollos) y mamíferos (ratones).

El material genético es tan idéntico que el CsB del ratón activa la expresión genética en el borde exterior de la región en desarrollo de la aleta del pez cebra, y el CsB del pez cebra, así como el de la raya, son capaces de activar la expresión genética de los huesos escafoides, trapecio, trapezoide y falanges de las extremidades del ratón. En conclusión, a pesar de una separación evolutiva de 400 millones de años, los interruptores genéticos que controlan la expresión de los genes en los dedos de los ratones, no solamente están presentes en los peces, sino que las versiones de los peces pueden activar la expresión genética en embriones de los ratones.

Independientemente de este cruce, entre interruptores genéticos CsB entre peces y mamíferos, puede afirmarse que esto es consecuencia de un hecho todavía más primitivo: El genoma del ancestro común debía poseer un programa previo diseñado, cuando se dieran las circunstancias adecuadas, para dar lugar a la formación del cartílago origen de las articulaciones de las extremidades anteriores y posteriores de los tetrápodos incluidos los mamíferos. Este hecho se ha comprobado al conseguir que la sobreestimulacion del gen maestro hoxd13 de las aletas de los embriones de los peces cebras permita el desarrollo de estructuras similares a las extremidades de los tetrápodos. Esta evolución que, en la naturaleza necesito unos veinticinco millones de años, puede observarse en

El laboratorio en un periodo de 24 horas durante el desarrollo embrionario del pez cebra. Sin embargo la expresión de un gen además de la programación requiere, en muchas ocasiones, de un estímulo externo procedente de la nutrición.

En el blog Divulgación (26) titulado "Importancia de los pronutrientes y los nutrogénicos en la expresión genética de las células animales" señalábamos que: " La presencia de algunos nutrientes, de origen vegetal, está en la expresión genética que ha dado origen a nuevas células y órganos animales cuyo metabolismo básico queda vinculado a dichas substancias que se denominan pronutrientes" y más adelante indicábamos que "en reptiles, aves y mamíferos, algunos de estos pronutrientes deben ser aportados al embrión en estadios muy tempranos (equivalentes a formas primitivas de la escala evolutiva) para la adecuada expresión genética de determinados órganos"

Siguiendo esta línea de pensamiento deberíamos poder vincular la presencia de un pronutriente, en las algas costeras de los mares de hace 500 a 400 millones de años, con la expresión de un gen que dio lugar a las extremidades de los tetrápodos a partir de las aletas de los peces costeros, permitiendo  de esta manera la posibilidad de iniciar la colonización de la tierra firme.

Efectivamente los registros fósiles de las algas pardas, del tipo Macrocistis, Fucus,  Laminaria y Seytosiphon, demuestran una gran abundancia de las mismas en las zonas costeras y se ha demostrado que estas algas presentan, actualmente, un elevado contenido en derivados yodados y calcitriol.

Se ha descubierto que el yodo y el calcitriol regulan la expresión de varios genes que codifican las enzimas denominadas histonas demetilasas, cuya función es modificar aminoácidos específicos, que juegan un papel clave en la regulación epigenética de la expresión de los genes Hoxd 10-13 base para la formación de las extremidades. Es posible que existiesen algas precursoras (590 a 540 millones de años) a las algas pardas y substancias pronutrientes precursoras al calcitriol y compuestos yodados que desencadenasen el proceso. Los conocimientos actuales sitúan la relación de algas costeras con compuestos yodados y calcitriol, y de estos, con la sobreestimulación de los genes Hox a través de los interruptores CsB.

Si este proceso es así debemos encontrar pruebas, de esta relación, en los anfibios actuales que tienen una metamorfosis consistente en el desarrollo de extremidades posteriores en una fase posterior a la eclosión. Efectivamente los derivados yodados regulan el desarrollo de la metamorfosis de los renacuajos de rana y existe asimismo una relación entre los derivados yodados y calcitriol en el desarrollo óseo.

De esta forma podemos vincular la aparición de grandes cantidades de algas pardas (o sus precursoras  según los registros fósiles) ricas en derivados yodados y calcitriol  (o sus precursores botánicos) en los mares de hace 600 a 400 millones de años  coincidiendo, en el tiempo evolutivo, con la expresión de genes existentes en el genoma, de los ancestros comunes de peces y tetrápodos. De ahí la importancia de los pronutrientes yodados y calcitriol en el metabolismo de los células Oseas y cartilaginosas.

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