Tres peces de
Australia - incluyendo el icónico pulmonado - han proporcionado una visión de
la evolución de los seres humanos
Un nuevo estudio del desarrollo de la aleta en
los peces ha arrojado luz sobre la evolución de los músculos de las piernas
traseras de los animales terrestres.
El biólogo profesor
Peter Currie de la Universidad de Monash y sus colegas informan en línea sobre
sus hallazgos en la revista de acceso abierto PLoS Biology.
"Lamentablemente es un hecho de la
evolución que venimos de peces modificados", dice Currie.
Pero, dice, la
pregunta es ¿cómo las pequeñas aletas de los peces se convierten en las
poderosas patas de los tetrápodos terrestres.
"El mayor vacío en nuestro conocimiento
es cómo se va de estas insignificantes aletas pélvicas pequeñas que parecen
hacer casi nada en los peces a estas extremidades traseras grandes que soportan
nuestro peso en la tierra", dijo Currie.
Pero él dice que si
bien existe alguna evidencia acerca de cómo evolucionó el esqueleto de los
músculos que soportan el peso de los miembros, no se conservan en el registro
fósil.
"No hay absolutamente ninguna información
acerca de cómo los músculos que impulsan la locomoción ... vieron la luz",
dice Currie.
Los científicos han
sabido por mucho tiempo que la antigua especie de pulmonados son los ancestros
de los tetrápodos. Estos peces pueden sobrevivir en la tierra, respirar el aire
y usar sus aletas pélvicas para propulsarse.
Formación de músculo
pectoral de la aleta de pez espátula (Polyodon spathula) y pulmonados
(Neoceratodus forsteri) que utilizan el modo completamente derivado de la
formación de apendicular muscular y no está asociada con una extensión del
epitelio.
Los científicos
utilizaron peces que viven hoy en día para seguir la evolución de los músculos
de la aleta pélvica para ver cómo evolucionó la carga de apoyo de las
extremidades posteriores de los tetrápodos.
Para hacerse una
idea de la evolución de estos músculos, Currie y sus colegas analizaron el
desarrollo de los músculos de la aleta pélvica en dos especies de
"primitivos" peces cartilaginosos y tres especies de peces óseos.
"Los peces que hemos estado viendo están
evolutivamente asentados en importantes ramas del árbol de la vida", dice
Currie.
En un extremo del
espectro se encuentran el tiburón bambú y el llamado tiburón elefante, que es
el pez más primitivo con una pareja de aletas.
Los investigadores
también estudiaron el pez cebra y nuestro "primo más cercano de pez",
el pulmonado australiano, junto con una espátula de América del Norte, que, en
términos evolutivos, se encuentra a medio camino entre los tiburones y los otros
peces óseos.
Currie y sus colegas
encontraron que los peces óseos tienen un mecanismo diferente de formación de
los músculos pélvicos de las aletas que se encuentran en los peces
cartilaginosos.
Este mecanismo es un
paso importante para la evolución de los animales terrestres, dicen los
investigadores.
"Hemos tenido que ir de este modo a medio
camino de los músculos de la aleta pélvica al modo que utilizamos para
desarrollar adecuadamente los músculos de las patas traseras", dice
Currie.
"Hacer más músculo y más músculo y el
posicionamiento adecuado de los grandes músculos de las patas traseras fue un
paso muy importamte para el movimiento hacia la tierra. Esa es la idea central
del papel de la evolución".
Peces fluorescentes
En un experimento
llevado a cabo por Currie y el equipo, hicieron el seguimiento del desarrollo
de los músculos de la aleta pélvica en el pez cebra mediante el etiquetado de
las células del músculo con proteína fluorescente de medusas.
Los investigadores
modificaron genéticamente una serie de "donantes" de embriones con
genes de medusas de color rojo fluorescente y trasplantaron células
progenitoras musculares de sus embriones a un gen "receptor" verde de
medusa fluorescente.
Luego vieron cómo
las células del donante rojo crecieron en el receptor.
"Esta es una técnica que ha sido
utilizado con mucho éxito en otros sistemas de desarrollo, pero hasta ahora no
se ha aplicado a los peces porque son embriones muy pequeños", dijo
Currie.
El equipo encontró
que los peces óseos tenían un mecanismo diferente de formación de los músculos
pélvicos de la aleta que los peces cartilaginosos, un mecanismo que supone una
piedra angular para la evolución fisiológica de los tetrápodos.
Curiosamente, dice,
las aletas pectorales parecen haber evolucionado más rápidamente que las aletas
pélvicas, con el mecanismo de su desarrollo en los peces similar al utilizado
en las patas de los animales terrestres.
ثلاث أنواع أسماك بأوستراليا – ضمنها السمكة الرئويّة
– قد وفَّرت رؤية جديدة في تطوُّر الكائنات البشريّة.
دراسة جديدة عن تطوُّر الزعانف عند الأسماك، قد سلَّطَت الضوء على تطوُّر
عضلات الساقين الخلفيين عند الحيوانات البريّة.
نشر البروفيسور عالم
الأحياء بيتر كوري بجامعة موناش وزملاؤه
نتائج بحثهم في مجلة بلاس بايولوجي المُتاح القراءة
فيها للموضوع الأصليّ هنا.
يقول كوري:
"لسوء الحظّ!
أننا تحدَّرنا من أسماك معدّلة كواقع تطوريّ علينا الإعتراف به. كيف يمكن لزعانف أسماك صغيرة أن تتحوّل لقوائم قويّة عند رباعيات قوائم بريّة؟ حيث تُعتبر الثغرة الأكبر في معرفتنا: هو كيف لزعانف حوضيّة قليلة الأهميّة
صغيرة، والتي تبدو وكأنها لا تقوم بشيء عند الأسماك، أن تتحول لتصير أطرافاً خلفيّة كبيرة
تقوم بتحمُّل وحمل وزننا على الأرض؟".
لكن وبحسب قوله،
ففيما لو يوجد دليل حول كيفية تطوُّر الهيكل العظميّ الذي يحمل العضلات التي تحمل
وزن الأعضاء، فلا يُحفَظْ في السجِّل الأحفوريّ وهذا بديهي.
ويؤكِّد على
أنّه:
"لا وجود لأيّة معلومة على الإطلاق، تقترب من تفسير كيفية ظهور العضلات
التي تسبِّب الحركة والتنقُّل".
عرف العلماء، من زمن
طويل، أنّ نوع الاسماك الرئوية القديمة هو سلف الفقاريات رباعيّات الأطراف. فيمكن لتلك الأسماك
البقاء على قيد الحياة في أرض يابسة، تتنفّس الهواء وتستخدم زعانفها الحوضيّة
للدفع والتنقُّل.
يُوحي تكوين العضلة
الصدريّة لزعنفة نوع الأسماك السمكة ذات المجداف والأسماك الرئوية الكوينزلاندية بأنها تستخدم صيغة مُشتقّة بشكل كليّ من تكوين عضليّ زائديّ مناسب للجهاز الحركي الطرفي ولا يرتبط بإمتداد النسيج الطلائي أو الظهارة.
استخدم العلماء
باختباراتهم نوع أسماك يعيش بيومنا هذا بُغية تتبُّع تطوُّر عضلات الزعنفة
الحوضيّة، لرؤية كيف تطورت حمولة الدعم للأطراف اللاحقة عند رباعيّأت الأطراف.
لأجل تكوين فكرة عن
تطوُّر تلك العضلات، حلّل كوري وزملاؤه تطوُّر
عضلات الزعنفة الحوضيّة عند نوعين "بدائيين" من الأسماك الغضروفية وثلاث أنواع من الأسماك العظمية .
يقول كوري:
"تقع
الاسماك التي درسناها تطوريّاً في فروع هامّة من شجرة الحياة".
في المقلب الآخر من
المشهد، لدينا سمك القرش نوع والمسمى بالقرش
الفيل، وهو نوع السمك الأكثر بدائيّة ولديه زوج من الزعانف.
كذلك درس الباحثون
نوع سمك الدانيو المخطط و"إبن
عمنا الأقرب بين الأسماك" وهو بالتحديد النوع الرئويّ الاستراليّ الكوينزلاندي سالف الذكر، اضافة لنوع السمك السمك المجدافي الأميركي الشماليّ،
وبمصطلحات تطوريّة هو نوع يوجد بمنتصف الطريق بين أسماك القرش والأسماك العظميّة الأخرى.
وجد كوري وزملاؤه بأنّه لدى
الأسماك العظميّة آليّة مختلفة لتشكيل العضلات الحوضيّة للزعانف عمّا لدى
الأسماك الغضروفيّة. تشكِّل تلك الآليّة خطوة هامّة نحو تطوُّر الحيوانات البريّة.
وهنا، يقول كوري:
"وجب علينا الإنتقال من هذه الصيغة كمنتصف طريق
من عضلات الزعنفة الحوضيّة إلى الصيغة التي نستخدمها لتحقيق نموّ متناسب بعضلات
القوائم الخلفيّة (قوائمنا السفليّة كبشر طبعاً). فتحضير عضلات أكثر، وتحديد موقع
مناسب للعضلات الكبيرة بالقوائم الخلفيّة، قد شكّل خطوة هامة جداً بُغية الحركة
نحو البرّ، وهي الفكرة المركزيّة بالورقة التطوريّة".
الأسماك اللامعة أو المتميزة بالضيائية الحيوية
حقّق كوري وفريق البحث تجربة
تتصل بنموّ عضلات الزعنفة الحوضيّة لسمك الدانو المخطط سالف الذكر، من خلال إضافة بروتينات قناديل بحر
إلى خلايا عضلات السمك هذا. أجرى الباحثون تعديلاً وراثيّاً لسلسلة من "المتبرعين" الأجِّنة مع جينات قنديل بحر بلون أحمر لامع وزرعوا خلايا أبويّة
عضليّة لأجنتهم بجين "مُستقبِل" أخضر لقنديل بحر لامع.
شاهدوا بوقت لاحق،
كيف نمت خلايا المتبرِّع الأحمر في المُستقبِل.
قال كوري:
"بأنّ هذه
التقنيّة، قد جرى استخدامها بنجاح كبير بأنظمة نموّ أخرى، لكن، حتى الآن لم تُطبَّقْ على الاسماك، لأنّ أجنتها صغيرة جداً".
وجد فريق البحث بأنّ
الأسماك العظميّة قد امتلكت آليّة تشكيل عضليّ حوضيّ مختلف للزعنفة، عمّا لدى
الأسماك الغضروفيّة، آليّة تُعتبر حجر زاوية بالتطور الفيزيولوجيّ لرباعيّات
الأطراف.
من المثير، كما يقول،
بأنّ الزعانف الصدريّة، قد تطوّرت بسرعة أكبر من الزعانف الحوضيّة، وتُشبهُ آليّة نموّها
عند الأسماك إستعمال القوائم عند الحيوانات البريّة.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق