Un estudio internacional coliderado por investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha identificado el mecanismo genético ancestral responsable de la asimetría dorso-ventral en las extremidades de los vertebrados. El trabajo, publicado en la revista Current Biology, demuestra que este sistema ya operaba en las aletas de los peces hace más de 400-450 millones de años, mucho antes de la transición de los vertebrados al medio terrestre.
“Cuando miramos nuestra mano, la distinción entre el dorso (la parte con uñas) y la palma (con sus pliegues y almohadillas) nos parece completamente natural. Y no es solo una cuestión estética: esa diferencia es imprescindible para que nuestras extremidades funcionen correctamente y permite acciones tan cotidianas como doblar los dedos, agarrar objetos o apoyar el pie en el suelo”, explica Marian Ros, investigadora del CSIC en el Instituto de Biomedicina y Biotecnología de Cantabria (IBBTEC-CSIC-UNICAN) y una de las líderes del estudio.
Hasta ahora, los científicos desconocían cuándo y cómo surgió esta asimetría durante la evolución, y si ya estaba presente en las aletas de los peces, de las que derivan las extremidades de los tetrápodos.
El equipo demostró que el gen Lmx1b —conocido por determinar la identidad dorsal en ratones, pollos y humanos— cumple exactamente la misma función en las aletas pectorales del pez cebra (Danio rerio). Mediante edición genómica con CRISPR-Cas9, los investigadores eliminaron este gen: la parte dorsal de las aletas desarrolló entonces estructuras típicamente ventrales, generando aletas “doble ventrales”, equivalentes a una mano con dos palmas.
Pero los genes no actúan aislados. El estudio identificó un conjunto de secuencias reguladoras del ADN denominadas LARM (Lmx1b Appendage Regulatory Modules), que funcionan como un interruptor específico que activa Lmx1b en la zona dorsal. Estas secuencias están presentes y son funcionalmente equivalentes desde tiburones hasta peces óseos y vertebrados terrestres, incluyendo ratones y humanos. Esto indica que el interruptor ha funcionado con pocos cambios esenciales durante al menos 450 millones de años, desde el ancestro común de los vertebrados con mandíbula (gnatostomados).
Aunque las aletas pares (pectorales y pélvicas) reutilizaron mecanismos genéticos de las aletas mediales (como la dorsal), la regulación por LARM es exclusiva de las aletas pares y no controla la expresión de Lmx1b en las mediales. Por tanto, el “interruptor” LARM representa una innovación evolutiva asociada al origen de los miembros pares, que luego darían lugar a las extremidades terrestres.
Uno de los hallazgos más llamativos del estudio involucra a las lochas de torrente o lochas mariposa (familia Balitoridae o similares), peces adaptados a ríos de fuerte corriente que se aferran a las rocas. Estas especies han desarrollado de forma natural aletas pectorales con morfologías que imitan las aletas “doble ventrales” generadas en el laboratorio.
Al analizar su genoma, el equipo descubrió cambios específicos y acelerados precisamente en las secuencias LARM. Es el primer ejemplo documentado de variación adaptativa natural en el eje dorso-ventral de las extremidades de los vertebrados, donde la evolución ha modificado el mismo interruptor genético para producir una morfología ventruda útil para adherirse a superficies.
