Los erizos y las estrellas de mar forman parte de uno de los grupos más enigmáticos de seres vivos: los equinodermos. Un estudio publicado recientemente los convierte en criaturas todavía más enigmáticas. Al menos, si las contemplamos con nuestros ojos humanos.
La inmensa mayoría de los animales, nosotros incluidos, somos bilaterales: nuestra simetría divide el cuerpo en dos mitades casi idénticas. En otras palabras, estamos organizados sobre la base de un eje anteroposterior y otro dorsoventral. Hacia finales del siglo pasado se descubrió que los genes que controlan la formación de estos ejes durante el desarrollo son los mismos en todos los animales bilaterales. Es decir, el mecanismo que determina qué región va a ser anterior, media o posterior es el mismo en una mosca y en un ser humano.
Una organización bilateral parece la más lógica en animales que tienen un tubo digestivo y se desplazan en una dirección determinada. Lo razonable es que alrededor del extremo anterior, donde está la boca, se concentren los órganos de los sentidos y los centros nerviosos. En pocas palabras, que se desarrolle una cabeza.
Esta es la razón por la que nos resultan fascinantes los equinodermos. Sus ancestros eran bilaterales con todas sus ventajas, cabeza incluida. Sin embargo, en algún momento de su evolución perdieron esta característica y desarrollaron una organización pentámera. Dejaron de tener un único plano de simetría para contar con nada menos que cinco, dispuestos alrededor de un eje oral-aboral, el eje que pasa por la boca y por el lado opuesto del cuerpo.
Esta innovación evolutiva se refleja en el desarrollo de los equinodermos: su larva es bilateral, pero tras una metamorfosis compleja adquiere la simetría pentámera.
La organización pentámera, sin eje anteroposterior ni centros nerviosos, implica la ausencia de una cabeza. O, al menos, esto se creía hasta ahora. Un artículo recientemente publicado en la revista Nature sugiere lo contrario de lo que se pensaba. Los equinodermos no sólo tienen cabeza, sino que no tienen nada más. Son cabezas sin cuerpo.
Cuatro hipótesis sobre las estrellas de mar, todas inválidas
Hasta ahora se habían formulado cuatro hipótesis para explicar cómo el eje presente en todos los animales bilaterales pudo transformarse en los cinco planos de simetría de los equinodermos. Estos modelos eran la bifurcación, circularización, duplicación y el apilamiento.
Un equipo de biólogos de la Universidad de Stanford (EEUU) propone en su artículo un modelo nuevo y diferente, que supone una nueva concepción de cómo evolucionaron los equinodermos.
Su estrategia consistió en seleccionar una serie de marcadores genéticos típicos del eje anteroposterior de los bilaterales. Estos han sido conservados a lo largo de la evolución, por lo que es interesante saber dónde se expresan en un animal pentámero. Entre los 36 marcadores seleccionados los había de la región más anterior del cuerpo, de la media y de la posterior. También se incluyeron los genes del complejo Hox, que son fundamentales en la organización del eje de todos los animales bilaterales.
La técnica utilizada fue la tomografía de ARN aplicada a los pequeños estados juveniles de una estrella de mar abundante en la costa de California, Patiria miniata. Esta avanzada técnica molecular consiste en seccionar brazos de la estrella en tres planos diferentes: a lo largo del eje del brazo, en un plano horizontal y de forma transversal. En las distintas secciones fue detectada la expresión de los diferentes marcadores.
El sorprendente resultado obtenido fue que los genes más anteriores se expresaban en la línea media de los brazos, y los más posteriores en sus márgenes laterales. Como la línea media de los brazos está ocupada por los surcos ambulacrales, en los que se localizan los pequeños pies con los que las estrellas de mar se desplazan, este nuevo modelo de organización se ha denominado ambulacral-anterior.
IMAGEN: La estrategia consistió en seccionar los brazos de la estrella en tres planos y comprobar la expresión de genes anteriores, medios y posteriores en animales bilaterales. Los más anteriores se expresaban en la línea media de los brazos y los posteriores en sus márgenes.
Un resultado inesperado
Que el centro de los brazos corresponda a la parte anterior de los demás animales y los márgenes a la posterior, no era un resultado esperado. Pero menos todavía lo fue la ausencia de marcadores típicos del tronco de los animales bilaterales.
En el ectodermo de la estrella de mar solo se expresa uno de los trece genes del complejo Hox, Hox1, y lo hace en el margen de los brazos, lo que corresponde a la zona posterior de su cuerpo. Dicho de otra forma, lo más posterior que encontramos en el cuerpo de la estrella corresponde al límite posterior de la cabeza de los vertebrados. El cuerpo de la estrella de mar se corresponde con nuestra cabeza, pero no hay evidencia molecular de que haya nada semejante a un tronco.
IMAGEN: Los genes Hox se expresan ordenadamente a lo largo del cuerpo de los animales bilaterales. En el ectodermo de la estrella de mar sólo se expresa el más anterior, Hox1, y lo hace en el margen de los brazos. Vertebrados y hemicordados sirven como comparación.
Queda por comprobar si estos resultados son exclusivos de las estrellas de mar o, como parece muy probable, son aplicables a todos los equinodermos. Si se confirma esto, se trataría de una concepción completamente novedosa de la forma en que los equinodermos reorganizaron su eje bilateral y construyeron su cuerpo. Una constatación final que nos confirma este estudio: la biología, y en particular la evolución, mantiene intacta su capacidad de asombrarnos.
Ramón Muñoz-Chápuli Oriol, Catedrático de Biología Animal (jubilado), Universidad de Málaga.
Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.
