A primera vista, estrella de mar Parecen ser todos extremidades, con cinco apéndices alineados con hileras de pies tubulares que les dan su forma de firma. Los científicos marinos se han preguntado durante mucho tiempo como evolucionaron tener tal anatomía y dónde podría estar su cabeza.

Resulta que, genéticamente hablando, En realidad, los animales son casi todos cabeza y nada de tronco.según un nuevo estudio publicado en Naturaleza. El hallazgo trastoca hipótesis previas sobre la estructura corporal de las estrellas de mar y es completamente sorprendente, incluso para los expertos. “¡¿Todos son cabezas?!« escribió Gail Grabowsky, profesora de ciencias ambientales en la Universidad Chaminade de Honolulu, que no participó en el artículo, en un correo electrónico a Científico americano. Los resultados son «simplemente geniales», añadió. Además, ofrecen pistas sobre cómo estas criaturas se convirtieron en excepciones evolutivas tan extrañas.

La gran mayoría de los animales son bilateralmente simétricos o bilaterales, lo que significa que una sola línea puede dividir su cuerpo en dos mitades idénticas. Pero las estrellas de mar (así como los dólares de arena y las anémonas de mar) tienen simetría radial, con segmentos idénticos de su cuerpo irradiando desde un punto central. En particular, las estrellas de mar, también llamadas estrellas de mar, tienen simetría radial quíntuple, por lo que el animal se puede dividir en cinco segmentos idénticos.

Un conjunto de marcadores moleculares en los genes de una estrella de mar determinan el plan corporal del animal, que incluye su simetría radial y su estructura de órganos. Estas redes genéticas existen en todos los organismos bilaterales. Pero en algún momento de su evolución, las estrellas de mar parecen haber adquirido una forma completamente nueva, dando como resultado un cuerpo «extraño» que parece divergir de la norma bilateral, explica el coautor del estudio Chris Lowe, biólogo evolutivo de la Universidad de Stanford.

Los mismos marcadores genéticos que indican a las células y tejidos que formen una cabeza en una especie pueden dar como resultado una anatomía diferente en otras especies. Cuanto más estrechamente relacionadas estén las especies, más probabilidades habrá de que utilicen los mismos genes para la misma anatomía. Pero en el caso de los animales evolutivamente extraños, a los científicos les resulta difícil determinar qué partes de la anatomía son la cabeza, el tronco y la cola, porque no es inmediatamente obvio por su apariencia. Aquí, el término «cabeza» se refiere ampliamente a la parte anterior de un animal. Para algunos animales, eso significa cerebro, pero las estrellas de mar no tienen ese órgano. En cambio, los genes de la cabeza están involucrados en el desarrollo del sistema nervioso y la piel de la estrella de mar, características que son estructuralmente diferentes de un cerebro, aunque tengan el mismo trasfondo genético.

Para localizar las partes del cuerpo de la estrella de mar donde están activos los genes que codifican la cabeza, los investigadores compararon los marcadores genéticos en un pequeño Patiria miniata estrella de mar con Saccoglossus kowalevskii, una especie de gusano bellota que está estrechamente relacionada con las estrellas de mar y que tiene un genoma bien estudiado. Los avances en las técnicas de laboratorio permitieron al equipo crear un mapa tridimensional de los genes que se expresaban en muestras cortadas finamente de los brazos de la estrella de mar.

Los investigadores descubrieron que los genes en la región de la cabeza del gusano bellota estaban «activados» en la piel rugosa de la estrella de mar, que cubría todo su cuerpo. Esos genes anteriores eran especialmente activos en el centro de cada brazo, mientras que las firmas genéticas se volvieron más posteriores y se dirigieron hacia el perímetro de cada brazo. Y, sorprendentemente, carecían por completo del patrón genético de un tronco, esencialmente el torso de un animal, dice Lowe, cuyo trabajo está financiado por Chan Zuckerberg Biohub.

Básicamente, la estrella de mar tenía forma de cabeza. Esto contradice las descripciones de los libros de texto de los equinodermos, el grupo evolutivo que incluye a las estrellas de mar, como animales que han perdido la cabeza. Este estudio muestra que “en lugar de perder la cabeza, lo son casi por completo y, de hecho, han perdido la trompa”, dice Lowe.

«Es un trabajo realmente interesante», dice Imran Rahman., Investigador principal del Museo de Historia Natural de Londres. «Han realizado muchos análisis cuidadosos y lo encontré muy convincente».

El estudio comienza a investigar una pregunta evolutiva más amplia: ¿Cómo desarrollaron la estrella de mar y sus igualmente extraños hermanos equinodermos su simetría estelar única? «Es un gran misterio cómo este animal realmente evolucionó a esta forma», dice Paola Oliveri, profesora de biología evolutiva y del desarrollo en el University College de Londres, que no participó en el estudio. Hace millones de años, los animales de este filo (incluidas las estrellas de mar, las estrellas de mar, los pepinos de mar y los erizos de mar) eran todos bilaterales. Hoy su larvas bilaterales se desarrollan en su familiar estructura de cinco ejes a medida que crecen, lo que significa que en algún momento, las estrellas de mar desmantelaron todos los mecanismos genéticos de sus ancestros bilaterales.

“Se reformaron [that body plan] de una manera completamente novedosa, lo que explica por qué son tan extraños”, dice el autor principal del estudio, Laurent Formery, investigador postdoctoral en el laboratorio Lowe’s de Stanford. Pero sigue siendo un misterio por qué y cómo se produjo este cambio.

Más allá de las estrellas de mar, los hallazgos pueden ayudar a los científicos a comprender cómo evolucionan nuevas formas y estructuras animales en otras ramas del árbol de la vida, dice Oliveri. Abren importantes vías de investigación sobre “cómo se desarrollan estos animales y cómo adquieren esta forma extraña”, dice.

A continuación, los investigadores buscarán fósiles antiguos para encontrar estructuras anteriores de estrellas de mar (quizás algunas con más marcadores de tronco y cola) para rastrear cuándo se perdió exactamente el tronco. Los investigadores también quieren demostrar que los otros equinodermos también están cubiertos de regiones parecidas a cabezas.

«Aún se puede hacer más para confirmar realmente que este patrón se extiende a todo el filo», dice Rahman. «Más análisis de diferentes especies vivas ayudarían a aclarar esto».