La cara de un pájaro es muy diferente a la cara de un mamífero. Mientras que las aves tienden a tener picos (algunos largos y afilados, otros anchos y planos), los mamíferos tienden a tener hocicos y narices. Sin embargo, si bien difieren mucho (excepto quizás el ornitorrinco), una nueva investigación ha revelado que, cuando se trata de construir sus caras, las aves y los mamíferos utilizan las mismas vías y redes genéticas.
El nuevo estudio, publicado en Science Advances, analiza más de cerca el desarrollo embrionario de un animal y las señales que se producen a lo largo de él para controlar la forma de la cara. A través de esto, los investigadores dirigidos por Markéta Kaucká en el Instituto Max Planck de Biología Evolutiva, en colaboración con Axel Visel y Laura Cook del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley en California, determinaron cómo estas vías y redes compartidas pueden crear caras diferentes.
Resulta que el momento y la ubicación pueden desempeñar un papel importante en ello.
Expresión genética durante el desarrollo embrionario
La diversidad facial, según el estudio, refleja adaptaciones que ayudan a las especies a prosperar en nichos ecológicos específicos y respaldan distintas estrategias de alimentación. La estructura facial comienza a desarrollarse durante la etapa embrionaria, gracias a centros de señalización conocidos como “organizadores del desarrollo”.
Desde aquí, se liberan señales que instruyen a las células cercanas a desarrollar rasgos faciales. En la cara, según un comunicado de prensa, uno de los organizadores del desarrollo se encuentra en el ectodermo y puede ordenar la liberación de moléculas conocidas como morfógenos. Lo que el equipo de investigación encontró interesante es que muchos de los morfógenos en aves y mamíferos eran los mismos. Si este es el caso, entonces ¿cómo saben los genes que deben crear caras distintas?
La respuesta no es tan compleja. El equipo descubrió que la diversidad facial probablemente surge de cambios en secuencias de ADN no codificantes. Este cambio puede actuar como un interruptor, controlando cuándo se expresa un gen.
“Durante el desarrollo embrionario, muchos genes se utilizan repetidamente en diferentes tejidos y en múltiples etapas”, dijo Kaucká en un comunicado de prensa. “Si se cambia el gen en sí, se corre el riesgo de alterar muchos procesos y partes del cuerpo a la vez. Pero al modificar los elementos reguladores que controlan dónde y cuándo se utiliza el gen, la evolución puede remodelar características específicas, como la cara, sin comprometer todo el organismo”.
Leer más: Durante 20 años, se clonó un ratón durante 58 generaciones, hasta que la línea colapsó
Comparando un ratón y una gallina
Para su investigación, el equipo comparó el desarrollo de caras de ratón y de pollo. Durante el desarrollo embrionario, el equipo notó un cambio evolutivo inesperado. Las principales diferencias entre la regulación genética del pollo y del ratón fueron más pronunciadas en las células mesenquimales (células que pueden desarrollarse en diversos tejidos, desde músculos hasta huesos) que en los organizadores del desarrollo. Estas células suelen recibir instrucciones de los organizadores del desarrollo sobre dónde moverse y en qué convertirse.
“Estas células eventualmente dan origen, por ejemplo, al cartílago y al hueso, actuando como los principales constructores del esqueleto facial y dictando la forma facial. Nuestros resultados sugieren que la diversidad facial no sólo está determinada por los cambios en cómo se producen las señales, sino también por cómo son percibidas por otras células”, Stella Kyomen, Ph.D. estudiante y primer autor del estudio, dijo en un comunicado de prensa.
Una conexión con la forma del rostro humano
Durante el estudio, el equipo de investigación también sintió curiosidad por saber si la señalización genética que controla la forma de la cara en ratones y pollos desempeñaba un papel en la variación de los rostros humanos.
Al comparar los datos recopilados con grandes estudios genéticos humanos centrados en las diferencias en la forma facial, descubrieron que muchos de los elementos activos en el desarrollo facial se superponían con regiones genómicas comúnmente asociadas con el rostro humano.
“Esto sugiere que los mismos mecanismos reguladores que utiliza la evolución para generar diversidad entre especies también contribuyen a la variación dentro de nuestra propia especie”, dijo Kyomen.
“Estos son datos fascinantes porque muestran que los genes proporcionan el modelo, pero es el panorama regulatorio el que determina cómo se utiliza esa información. Al integrar datos epigenómicos específicos de cada especie, ahora podemos identificar los mecanismos conservados más amplios que dan forma a la diversidad facial entre los vertebrados”, añadió en el comunicado de prensa Axel Visel, colaborador de la investigación.
Según el equipo, se necesita más investigación y esperan utilizar estos datos para comprender mejor el desarrollo facial.
“La generación de datos epigenómicos unicelulares, especialmente a partir de tejidos faciales de pollo, será un recurso importante para investigar la evolución craneofacial”, dijo en el comunicado de prensa Laura Cook, colaboradora del estudio.
Leer más: Las aletas de peces antiguas pueden haber dado origen a las manos humanas
Fuentes del artículo
Nuestros redactores en Discovermagazine.com utilizan estudios revisados por pares y fuentes de alta calidad para nuestros artículos, y nuestros editores revisan la precisión científica y los estándares editoriales. Revise las fuentes utilizadas a continuación para este artículo: