Sea Worm desafía la teoría de cómo evolucionó el cerebro

Si vas lo suficientemente atrás a lo largo de la rama del árbol evolutivo de la vida en que se sientan los humanos, llegas a la parte cercana al tronco donde los verterbrados (criaturas con espinas) se separan de los invertebrados (criaturas sin espinas). Las teorías actuales sugieren que el cerebro complejo que compartimos con nuestros parientes vertebrados apareció después de este punto, pero ahora, gracias a un gusano marino con una trompa que se esconde en la arena en el fondo del mar, un nuevo estudio de EE. UU. Está desafiando esa opinión.
Nuestro cerebro es mucho más antiguo de lo que pensamos, sugieren investigadores de Stanford y la Universidad de Chicago, quienes escriben sobre sus hallazgos en la edición en línea del 14 de marzo. Naturaleza.
El autor del estudio, Chris Lowe, biólogo evolutivo de la Estación Marina Hopkins de Stanford en Pacific Grove, California, dijo a la prensa:
"Este documento cambiará la forma en que las personas piensan sobre la evolución del cerebro".
Una de las primeras etapas del desarrollo cerebral en el embrión de vertebrados es la aparición de un "andamio" genético de los centros de señalización que controlan cómo se envían las señales químicas en el cerebro en desarrollo. El pensamiento actual es que los elementos importantes de este andamio solo se encuentran en los vertebrados, como los humanos, ya que no los ves en otras criaturas, incluso parientes cercanos de los vertebrados.
Pero, si arrojas tu red lo suficiente, aparentemente, encuentras evidencia de maquinaria genética esencial que se cree que es exclusiva de los vertebrados, en otras criaturas. Lowe y sus colegas encontraron evidencia de estos centros de señalización química en el lugar más sorprendente: un gusano de bellota que vive en el fondo del mar llamado Saccoglossus kowalevskii.
Los cerebros de estos gusanos marinos no son como los de los vertebrados, y de hecho comenzaron a evolucionar por separado de los vertebrados hace más de 500 millones de años. Incluso pertenecen a un phylum diferente, los hemicordados. (Un phylum es una rama cerca del tronco del árbol de la vida: el orden jerárquico es Vida (el tronco), Dominio, Reino, Filo, Clase, Orden, Familia, Género y Especie).
Lowe, un profesor asistente de biología, dijo:
"Cuanto más nos acercamos, más similitudes encontramos entre estos gusanos extraños y cerebros de vertebrados en sus planos moleculares subyacentes".
"Esto sugiere que partes esenciales de estos planos, que antes se consideraban únicos para cerebros complejos, tienen orígenes evolutivos mucho más tempranos", agregó.
Lowe y sus colegas dicen que sus hallazgos muestran que necesitamos mirar más ampliamente, y comenzar a explorar animales poco investigados y de aspecto diferente, para ver la imagen completa de cómo todos evolucionamos. Tenemos que considerar que los animales modernos pueden haber perdido ciertos procesos y rasgos antiguos, dicen.
Podemos ver más descubrimientos de este tipo, porque a medida que la biología evolutiva madura como campo, trae nuevas tecnologías biomédicas que miran el árbol de la vida de una manera totalmente diferente: más allá de la superficie de las criaturas vivientes y su forma, hasta los planos genéticos que finalmente controlar el crecimiento de las estructuras anatómicas.
Por ejemplo, usando tales herramientas, Lowe y sus colegas descubrieron previamente que muchos genes importantes en embriones de gusano de bellota eran activos en partes similares del cuerpo como en ratones y otros vertebrados, a pesar de ser anatómicamente bastante diferentes.
Para este estudio, analizaron los orígenes del cerebro y buscaron la firma molecular de tres centros de señalización cerebral de vertebrados que proporcionan un marco para organizar las proteínas y las células.
Al etiquetar las proteínas con marcadores, descubrieron que los gusanos de bellota embrionarios expresaron tres combinaciones de proteínas en regiones comparables del embrión como vertebrados durante el desarrollo de sus cerebros de tres partes.
En los embriones de vertebrados, los centros de señalización cerebral controlan dónde se formarán el prosencéfalo, el mesencéfalo y el rombencéfalo en etapas posteriores del desarrollo.
En embriones de gusano de bellota, hay un centro de señalización tipo prosencéfalo que controla la probóscide, otro similar al mesencéfalo que controla un collar de tejido justo debajo de la probóscide, y uno tipo rombencéfalo cerca del lugar donde el collar se encuentra con el tronco del gusano.
Y Lowe y sus colegas también descubrieron que las proteínas en cada centro de señalización se comunican entre sí casi de la misma manera que en los vertebrados. La principal diferencia es la forma que toma el cerebro en el gusano: nunca se une realmente como un cerebro distinto. En cambio, las células nerviosas están diseminadas por toda la probóscide y el collar del gusano, formando lo que Lowe describe como un "cerebro de la piel".
Los biólogos pensaban que los centros de señalización se habían reunido por primera vez en vertebrados porque no los veían en chorros de mar o lancetas, que en realidad son parientes más cercanos de los vertebrados que el gusano de bellota.
Lowe y sus colegas sugieren que sus nuevos hallazgos muestran que los lancetas han perdido muchos de esos procesos genéticos, a pesar de que poseen un sistema nervioso central bastante complejo más similar a los vertebrados que su propia parte del árbol de la vida.
Esta fue una de las mayores sorpresas para ellos, dijo Lowe, todos miran a las lancetas como una especie de prueba de "fósil viviente" de cómo evolucionó el cerebro de los vertebrados.
"Estos hallazgos nos recuerdan que los animales modernos están todos en las 'puntas de las ramas' del árbol evolutivo", dijo Lowe.
"Y cuando buscamos pruebas sobre cómo eran nuestros ancestros comunes, tenemos que mirar a todas las ramas para encontrar las pistas correctas", agregó.
Escrito por Catharine Paddock PhD

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