Los primeros embriones de serpiente se enrollan hacia la derecha y un nuevo estudio ofrece una explicación física: sus cuerpos crecen más rápido que sus entrañas. El artículo, publicado el 31 de agosto en Current Biology, presenta evidencia de que el cuerpo que se alarga se dobla alrededor de un intestino de crecimiento más lento, mientras que la posición de la yema determina en qué dirección gira la espiral.
El equipo, dirigido por investigadores del Museo Canadiense de la Naturaleza en Ottawa, recopiló imágenes de más de 900 embriones que representan 39 especies de serpientes y otros escamosos sin extremidades, el grupo de reptiles que incluye lagartos y serpientes. En las primeras etapas de desarrollo, antes de que los embriones tuvieran músculos activos, el enrollamiento casi siempre se hacía con la mano derecha, desde la cabeza hasta la cola.
El hallazgo ayuda a explicar cómo las serpientes encajan un cuerpo extremadamente largo dentro de un huevo. No tiene implicaciones para la seguridad de las personas, pero muestra cómo fuerzas físicas simples pueden ayudar a dar forma a los cuerpos de los animales y cómo las colecciones de museos existentes aún pueden producir nuevos descubrimientos.
Un pilar intestinal dentro de la espiral
La pista clave provino de tomografías computarizadas realizadas por el colaborador Raúl Díaz de la Universidad Estatal de California en Los Ángeles. Los escáneres revelaron una estructura que el equipo no había visto antes: un pilar de intestino, separado del resto del cuerpo, que se extiende a través del centro de la espiral.
El autor principal Tetsuto Miyashita, biólogo evolutivo del museo, dijo que el embrión acelera el crecimiento del cuerpo mientras que el intestino se queda atrás. “El cuerpo se dobla y se retuerce”, dijo en el comunicado del museo. Comparó el efecto con el ajuste de una correa, donde el lado más largo y abrochado del bucle se tuerce.
El museo describe este pilar visceral como un rasgo recién descubierto exclusivo de los embriones de serpiente. El intestino se reincorpora al resto del cuerpo más adelante en el desarrollo, una vez que su propio crecimiento se pone al día.
Según los investigadores, la dirección de la espiral proviene de la yema, que se encuentra en el lado izquierdo del embrión. La fuerza enrollada empuja el cuerpo en crecimiento hacia el lado opuesto a la yema, por lo que los primeros embriones comienzan con un giro hacia la derecha.
El patrón no dura. A medida que los embriones maduran, sus músculos se desarrollan, la yema se encoge y los embriones se reposicionan. La autora principal, Alexandra Weber, ahora estudiante de posgrado en zoología en la Universidad de Columbia Británica, dijo que algunos embriones permanecen diestros mientras que otros retroceden hacia la izquierda, dejando a los embriones a punto de eclosionar divididos aproximadamente a la mitad, como también informó Popular Science.
Un proyecto pandémico basado en colecciones de museos
El estudio surgió de los cierres de COVID-19 de 2020. Miyashita dijo que quería un proyecto que los estudiantes pudieran realizar sin tener que ir a un laboratorio o museo, por lo que Weber, entonces en la Universidad de Carleton, y dos estudiantes universitarios de la Universidad de Ottawa buscaron imágenes de embriones de serpientes en literatura publicada y en bases de datos de colecciones de museos.
En las primeras semanas después de la puesta de los huevos, los embriones parecían enrollarse sólo en la dirección derecha, según un comunicado de prensa distribuido a través de EurekAlert. “En estas etapas, los embriones no tienen músculos con los que moverse”, dijo Weber, explicando por qué alguna otra fuerza tenía que estar dando forma a la espiral. Esa observación impulsó al equipo a mirar dentro de los embriones en lugar de observar su comportamiento.
Los especímenes incluían un embrión de culebra de las llanuras que se encuentra en las colecciones del Museo Canadiense de la Naturaleza, junto con embriones de serpiente doméstica del Cabo y de serpiente doméstica africana, según el museo.
El equipo de investigación incluyó científicos y estudiantes del Museo Canadiense de la Naturaleza, la Universidad de Columbia Británica, la Universidad Carleton, la Universidad de Ottawa, la Universidad Estatal de California, Los Ángeles y la Universidad de Helsinki.
Fuerza de la evidencia
Este es un estudio comparativo anatómico y de imágenes publicado en una revista revisada por pares. Su muestra es grande para el trabajo de desarrollo en reptiles, y Miyashita la describió como “una muestra estadísticamente sólida”.
Se mide el lenguaje propio del periódico. En el resumen publicado, los autores dicen que “presentan evidencia” de que la rápida formación de segmentos corporales supera la extensión del intestino en las primeras etapas, y que la dirección temprana del enrollamiento “parece ser casi fija” en la mano derecha. Esto es diferente de un experimento que altera el crecimiento intestinal o la posición de la yema para demostrar causa y efecto.
Las imágenes provienen de muchas fuentes, incluidos artículos publicados y bases de datos de museos, lo que significa que los embriones fueron fotografiados y escenificados de diferentes maneras. Las 39 especies estudiadas son también una pequeña porción de las miles de especies de serpientes que viven hoy en día, por lo que es posible que el patrón no se mantenga en todas partes.
Nature World News no obtuvo comentarios de ningún biólogo del desarrollo ajeno al equipo de estudio. Los lectores deberían ver el resultado como una explicación bien fundamentada de un enigma de larga data, más que como una respuesta final.
Pistas de cómo las serpientes llegaron a ser tan largas
Las serpientes evolucionaron con cuerpos extremadamente alargados, y los científicos han estudiado esa transformación principalmente a través de la genética, incluidos los genes Hox que ayudan a modelar el cuerpo desde la cabeza hasta la cola, señaló Miyashita. Dijo que el nuevo trabajo muestra que un “enfoque sorprendentemente simple” también puede revelar cómo toma forma esa forma del cuerpo.
La explicación del equipo es más mecánica que genética. Un desajuste en las tasas de crecimiento, más la ubicación de la yema, parece ser suficiente para producir una espiral constante. Ese tipo de explicación física puede complementar la investigación genética al mostrar cómo los tejidos responden a las fuerzas creadas a medida que crece un embrión.
Los investigadores dijeron que esperan desarrollar más el modelo para explicar otras formas espirales en la naturaleza, y Weber señaló ejemplos como el intestino en forma de bucle y las conchas de caracol. Esa idea más amplia aún no se ha probado y serán necesarios estudios en otros animales para saber si se aplican las mismas reglas.
Para los observadores de la vida silvestre, el estudio no cambia ninguna orientación sobre las serpientes o sus huevos. Sin embargo, es un recordatorio de que las serpientes se desarrollan a través de un complejo proceso de plegado mucho antes de nacer, y que los especímenes preservados en las colecciones de los museos aún pueden responder nuevas preguntas.
Los próximos pasos son estudios que prueben el modelo en más especies y en más etapas de desarrollo. Por ahora, el trabajo ofrece una explicación bien fundamentada de por qué los embriones de serpientes jóvenes giran hacia la derecha.
Lo que los lectores quieren saber
¿Qué encontró el estudio?
Los primeros embriones de serpiente se enrollan en el sentido de la mano derecha porque el cuerpo crece más rápido que el intestino, que forma una atadura en forma de pilar alrededor de la cual se abrocha el cuerpo. Según los investigadores, la posición de la yema en el lado izquierdo del embrión marca la dirección.
¿Cuántos embriones se examinaron?
Más de 900 embriones de 39 especies de serpientes y otros escamados sin extremidades, extraídos de imágenes publicadas y bases de datos de colecciones de museos.
¿Todos los embriones de serpiente siguen siendo diestros?
No. A medida que los embriones desarrollan músculos y la yema se encoge, algunos retroceden hacia la izquierda. Cerca de la eclosión, la división es aproximadamente mitad derecha y mitad izquierda.
¿Está probada la explicación?
El estudio presenta evidencia anatómica y de imágenes, pero no cambió experimentalmente el crecimiento intestinal o la posición de la yema, por lo que el mecanismo no se ha probado directamente.
¿Afecta esto la forma en que la gente debe manejar las serpientes o los huevos de serpientes?
No. El estudio es una investigación de desarrollo básica y no cambia ninguna guía de seguridad o vida silvestre.
¿Quién realizó la investigación?
Un equipo dirigido por el Museo Canadiense de la Naturaleza, con investigadores de la Universidad de Columbia Británica, la Universidad de Carleton, la Universidad de Ottawa, la Universidad Estatal de California, Los Ángeles y la Universidad de Helsinki.
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