Eric Zamora/Museo de Historia Natural de Florida y Martin J. Cohn/Universidad de Florida
Eric Zamora/Museo de Historia Natural de Florida y Martin J. Cohn/Universidad de Florida
Las serpientes solían vagar por la Tierra con patas hace unos 150 millones de años, antes de que pasaran de pavonearse a deslizarse.
Ahora, dos científicos han identificado el proceso genético que hizo que las serpientes perdieran sus patas. Es más, afirman que la «maquinaria molecular» para el desarrollo de las patas aún persiste en las serpientes después de esos millones de años, simplemente está desactivada.
Algunas serpientes, como las pitones, conservan diminutos vestigios de patas en forma de dos pequeñas protuberancias a cada lado de la pelvis. Los científicos de la Universidad de Florida que llevaron a cabo la investigación sobre las patas de las serpientes, publicada el jueves en Current Biology, se centraron en las pitones para el estudio.
Según explica a The Two-Way el coautor y profesor de genética molecular Martin Cohn, un gen conocido como Sonic hedgehog es el responsable del desarrollo de las extremidades. (Sí, este gen fue bautizado por los entusiastas del videojuego.)
Los investigadores de Florida descubrieron que el gen Sonic hedgehog parpadea muy brevemente en embriones de pitón de menos de 24 horas. Esa señal genética no se había detectado antes en las pitones.
Cohn dice que el Sonic hedgehog de las serpientes se enciende como en cualquier vertebrado con extremidades, pero luego se apaga. «Realmente queríamos profundizar», dice, «en la naturaleza exacta de la razón de eso en el genoma».
Explica que en los vertebrados con extremidades, Sonic hedgehog controla el desarrollo de muchos órganos, no sólo de brazos y piernas. Unas secuencias reguladoras del ADN denominadas potenciadores controlan la forma en que estos genes se activan y desactivan para partes específicas del cuerpo. Sin un potenciador para las extremidades, Sonic hedgehog no podría hacer que se desarrollaran completamente. Los investigadores descubrieron que varias secciones de ADN en ese potenciador se eliminaron en algún momento durante la evolución de la pitón.
Las mismas secciones se eliminaron en las secuencias de ADN de las boas constrictoras, dice Cohn. Y los resultados fueron aún más pronunciados en serpientes que ya no tienen ningún vestigio de patas, como las cobras y las víboras. Su potenciador de extremidades Sonic hedgehog era «casi indetectable», dice. «Así que esto nos dice que ha habido una degradación secuencial de Sonic hedgehog en las extremidades en las serpientes».
Para recapitular, el estudio dice que estas mutaciones del potenciador de extremidades Sonic hedgehog son responsables de la detención del desarrollo de las extremidades en las pitones.
La investigación dio entonces un giro aún más sorprendente cuando los científicos estudiaron la actividad de otro gen, llamado HOXD, que está involucrado en la fabricación de los dedos de las manos y los pies. Al estudiar los embriones de pitón, «vimos un patrón de actividad de este gen HOXD que era característico de un pie, lo cual es un resultado realmente extraño, porque las pitones no construyen pies», dice Cohn.
Y entonces, dice Cohn, él y su compañera de investigación Francisca Leal encontraron esto: Las pitones embrionarias «hacen un modelo precartilaginoso de todos los elementos del esqueleto de la extremidad. … Empiezan a formar una pierna completa hasta el pie».
«Fue absolutamente alucinante porque esto era como el desarrollo de un esqueleto de pierna críptico en un embrión», dice, y añade que el potenciador de extremidades Sonic hedgehog mutado no permite finalmente que esta extremidad críptica crezca.
Cohn dice que esto apunta a una implicación interesante sobre la forma en que las serpientes han evolucionado durante millones de años:
«Hay una serie de serpientes fósiles con patas. Los paleontólogos han argumentado que algunas de estas serpientes antiguas conservaron las patas de sus antepasados, mientras que otras especies evolucionaron después de que se perdieran las patas y, por lo tanto, pueden haber readquirido las patas».
Eso podría deberse a que las pitones han conservado gran parte de la maquinaria molecular para fabricar las extremidades, según Cohn.
«Es fascinante: ¿cómo se reevoluciona una estructura que se perdió? Es bastante infrecuente», dice.
«Pero lo que estos resultados nos dicen es que tal vez ese no fue un proceso tan desafiante como podría parecer. No tuvieron que reinventar las extremidades desde cero. Ya existe un grado notable de desarrollo de las extremidades que se produce en el embrión y si simplemente se conservan esas estructuras embrionarias y se les permite completar el desarrollo del esqueleto, se tienen piernas».