Espinas de pez globo formadas por los mismos genes que las plumas y las escamas de pescado
ARRIBA: Una tomografía computarizada del pez globo japonés (Takifugu niphobles), que muestra sus espinas y estructura esqueléticaGARETH FRASER
Un solo conjunto de genes impulsa el desarrollo de espinas de pez globo, escamas de pez cebra, pelo de ratón y plumas de pollo, informaron los investigadores el 25 de julio en iScience. El nuevo estudio, realizado en el pez globo japonés (Takifugu niphobles), confirma hallazgos recientes de que las mismas vías de señalización dan forma a todos los apéndices de la piel de los vertebrados, pero representa el primer intento de demostrar esto en una especie tan oscura.
“Los componentes básicos de estas estructuras se conservan prácticamente en todos los vertebrados” dice el coautor Gareth Fraser, biólogo del desarrollo evolutivo de la Universidad de Florida en Gainesville. «Incluso estas espinas de este grupo de peces derivado realmente extraño, el pez globo, todavía usan el mismo conjunto de genes que produce el cabello, las plumas, las escamas de los peces y los dentículos dérmicos de los tiburones».
El pez globo pertenece a…
Para observar el desarrollo de la columna vertebral, Fraser y sus colegas se aventuraron a Japón durante el corto T. niphobles temporada de reproducción. Durante dos meses del verano, los peces adultos cabalgan la marea hacia la costa, moviéndose salvajemente mientras liberan huevos y esperma en la arena. Los investigadores reunieron machos y hembras reproductores de la playa de Arai en la prefectura de Kanagawa y fertilizaron miles de sus huevos en una estación marina local. en el estudioGARETH FRASER
Los embriones comenzaron a desarrollar espinas en sus vientres unos 12 días después de la fertilización, sin pasar por una etapa similar a una escama. Independientemente de cuán diferentes aparecieran los apéndices finales, los investigadores predijeron que todos estarían gobernados por la misma genética, dado lo que se ha encontrado para controlar el desarrollo de los accesorios de la piel de otros animales. De hecho, los análisis de expresión génica revelaron que el mismo conjunto de vías de señalización observadas en las plumas, las escamas y los pelos también impulsaron el desarrollo de la columna vertebral. Los investigadores jugaron con estas vías, a saber, Wnt, Hh, FGF y BMP, utilizando la inhibición de genes de moléculas pequeñas y pudieron alterar el número total y la disposición de las espinas en los peces mutantes.
Los autores también usaron CRISPR -Cas9 para interrumpir la vía de señalización de Eda, conocida por ayudar a determinar el tamaño, la forma y el espacio de los apéndices de la piel en varias especies de vertebrados. Eda demostró ser fundamental para el desarrollo normal de la columna vertebral del pez globo, y los investigadores sugieren que las modificaciones en la vía pueden haber impulsado la evolución de los apéndices. por las mismas moléculas en todos los animales, dice. El siguiente paso será aprender cómo se ha modificado la red conservada para producir espinas de pez globo de diferentes tamaños y cobertura de piel. Después de haber criado con éxito peces globo en la Universidad de Florida, Fraser planea continuar con la investigación el próximo año.
Aunque sus resultados pueden esperarse, el estudio del pez globo señala un cambio emocionante en la biología del desarrollo hacia la complementación de los datos de organismos modelo comunes con los de criaturas más exóticas, dice R. Craig Albertson, biólogo del desarrollo evolutivo. en la Universidad de Massachusetts Amherst.
Tomamos estos organismos que se pueden criar en altas densidades y ser consanguíneos en el laboratorio para generar el libro de reglas de la genética y el desarrollo, dice Albertson, quien no participó en el estudio. Pero los animales de laboratorio tradicionales simplemente no son normales, dice, por lo que las reglas que se aplican a ellos no dictan necesariamente el desarrollo de todos los animales. Entonces podemos tomar ideas de estos organismos más oscuros y aplicarlos más ampliamente.
Aunque es bien conocido por la neurociencia, el género Takifugu ha permanecido en gran medida intacto por los biólogos del desarrollo evolutivo, según Fraser. La realización de estudios de desarrollo estándar en organismos que no son modelos alguna vez se consideró una tarea titánica, dice el posdoctorado Andrew Aman, biólogo del desarrollo evolutivo de la Universidad de Virginia en Charlottesville. Pero con el advenimiento de la secuenciación del genoma, la secuenciación del transcriptoma y la tecnología CRISPR-Cas9 de bajo costo, eso ya no es realmente necesario. Y un laboratorio individual como el laboratorio Fraser puede construir las herramientas necesarias para progresar en cualquier organismo, dice Aman, que no participó en el estudio.
Nicoletta Lanese es pasante en La científica. Envíele un correo electrónico a nlanese@the-scientist.com.
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