الريــم
11-06-2023, 03:00 PM
Durante siglos, los naturalistas se han preguntado d?nde podr?a estar la cabeza de las estrellas de mar. Al mirar un gusano o un pez, queda claro qué extremo es la cabeza y cu?l es la cola. Pero con cinco brazos idénticos, cualquiera de los cuales puede tomar la iniciativa de impulsar a las estrellas de mar a través del fondo marino, nadie sabe c?mo determinar cu?l es la parte posterior de este organismo y cu?l es la anterior. Y es que tan inusual dise?o corporal ha llevado a muchos cient?ficos a concluir que las estrellas de mar tal vez no tengan cabeza ni pies.
Pero ahora, los laboratorios de la Universidad de Stanford y la UC Berkeley, han publicado un estudio que termina con este misterio. En resumen, si bien el equipo detect? firmas genéticas asociadas con el desarrollo de la cabeza en casi todas partes de las estrellas de mar juveniles, en gran medida faltaba la expresi?n de genes que codifican las secciones del torso y la cola de un animal.
Los investigadores utilizaron una variedad de técnicas moleculares y gen?micas de alta tecnolog?a para comprender d?nde se manifestaban los diferentes genes durante el desarrollo y crecimiento de las estrellas de mar. Un equipo de Southampton utiliz? una exploraci?n por micro-CT para comprender la forma y estructura del animal con un detalle sin precedentes.
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94234772
Descubren que las estrellas de mar tienen un cerebro en cada brazo
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2000
1342
Otro descubrimiento realizado consiste en que las firmas moleculares t?picamente asociadas con la porci?n m?s frontal de la cabeza se localizaron hacia la mitad de cada uno de los brazos de la estrella de mar, y estas firmas se vuelven progresivamente m?s posteriores y se dirigen hacia los bordes de los brazos.
En realidad, son todo cabezas
Y es que la investigaci?n, publicada el 1 de noviembre en Nature, sugiere que, lejos de carecer de cabeza, a lo largo de la evoluci?n las estrellas de mar perdieron sus cuerpos para convertirse s?lo en cabezas.
"Es como si a la estrella de mar le faltara por completo un tronco, y se explica mejor como simplemente una cabeza arrastr?ndose por el fondo marino", indic? Laurent Formery, investigador postdoctoral y autor principal del nuevo estudio. "No es en absoluto lo que los cient?ficos supon?an acerca de estos animales".
Dos de los tres coautores principales del estudio, el bi?logo marino Christopher Lowe, de la Universidad de Stanford, y Daniel Rokhsar de la UC Berkeley, un experto en la evoluci?n molecular de las especies animales, han estado colaborando durante una década.
Casi todos los animales, incluidos los humanos, son bilateralmente simétricos, lo que significa que pueden dividirse en dos mitades reflejadas a lo largo de un ?nico eje que se extiende desde la cabeza hasta la cola. En 1995, el Premio Nobel de Fisiolog?a o Medicina fue otorgado a tres cient?ficos que hab?an utilizado moscas de la fruta para demostrar que la estructura corporal bilateral, de cabeza a cola, observada en la mayor?a de los animales, surge de la acci?n de una serie de interruptores moleculares, codificados por genes.
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En gris, esqueleto; en amarillo el sistema digestivo; en azul, el sistema nervioso, m?sculos en rojo
Nature
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1292
873
Desde entonces, los investigadores han confirmado que esta misma programaci?n genética es compartida por la gran mayor?a de especies animales, incluidos vertebrados, como los humanos y los peces, y en muchos invertebrados, como insectos y gusanos.
Simetr?a qu?ntuple, en vez de doble
Pero el dise?o corporal de las estrellas de mar ha desconcertado durante mucho tiempo a los cient?ficos que estudian la evoluci?n animal. En lugar de mostrar simetr?a bilateral, las estrellas de mar adultas (y los equinodermos relacionados, como los erizos de mar y los pepinos de mar) tienen un eje de simetr?a qu?ntuple sin una cabeza o una cola claras. Y nadie ha podido determinar c?mo la programaci?n genética dise?a esta inusual simetr?a qu?ntuple.
Algunos cient?ficos han propuesto que en las estrellas de mar, el eje de la cabeza a la cola podr?a extenderse desde la espalda blindada del animal hasta su vientre, que est? cubierto por los llamados pies tubulares. Otros han sugerido que cada uno de los cinco brazos de la estrella de mar corresponde a una copia de un eje convencional cabeza-cola.
Sin embargo, los esfuerzos realizados para confirmar definitivamente tales hip?tesis se han topado con varios obst?culos, en gran parte porque los métodos para detectar la expresi?n genética, desarrollados principalmente en un peque?o n?mero de organismos modelo como ratones y moscas, no funcionan bien en el tejido de las estrellas de mar j?venes. Durante a?os, Lowe y sus colegas hab?an deseado aportar informaci?n genética para resolver la cuesti?n mediante el mapeo de la actividad genética en las estrellas de mar en desarrollo. Pero sin los complejos kits de herramientas genéticas desarrollados durante décadas de investigaci?n que existen para organismos modelo t?picos, un an?lisis tan completo era desalentador.
Tecnolog?a innovadora
Lowe encontr? una soluci?n para este problema en una de las reuniones peri?dicas de investigadores de Biohub en San Francisco, donde otro investigador le sugiri? que se pusiera en contacto con PacBio, una empresa con sede en Silicon Valley que fabrica dispositivos de secuenciaci?n del genoma. Durante los cinco a?os anteriores, PacBio hab?a estado perfeccionando una técnica para secuenciar cantidades masivas de material genético utilizando chips del tama?o de un sello postal repletos de millones de reactores qu?micos individuales, cada uno preparado para leer simult?neamente largos tramos de ADN capturados en su interior.
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94234886
Estrella de mar
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1024
A diferencia de la secuenciaci?n tradicional, que requiere cortar material genético en trozos peque?os para garantizar la precisi?n, el enfoque de PacBio, llamado secuenciaci?n HiFi, puede extraer datos muy precisos de hebras de ADN intactas del tama?o de un gen, lo que hace que el proceso sea mucho m?s r?pido y econ?mico. Era exactamente lo que Lowe y su equipo necesitaban para establecer un proceso para estudiar la genética de las estrellas de mar desde cero.
"Una secuenciaci?n que habr?a llevado meses ahora se puede realizar en cuesti?n de horas, y es cientos de veces m?s barato que hace apenas cinco a?os", afirm? David Rank, también coautor principal del nuevo estudio y ex miembro cient?fico de PacBio. "Estos avances significaron que pudimos comenzar esencialmente desde cero en un organismo que normalmente no se estudia en el laboratorio y realizar el tipo de estudio detallado que hubiera sido imposible hace 10 a?os".
Un nuevo sistema de an?lisis genético permiti? ver los rastros de cerebro a lo largo del cuerpo de la estrella
Esta tecnolog?a permiti? a los investigadores secuenciar los genomas de las estrellas de mar y emplear un sistema llamado transcript?mica espacial, a través del cual pudieron identificar qué genes de estrellas de mar est?n activos en lugares precisos del organismo. Para buscar patrones que indicaran un eje de la cabeza a la cola, los investigadores examinaron las diferencias en la expresi?n genética en tres direcciones diferentes en todo el cuerpo: desde el centro de la estrella de mar hasta las puntas de sus brazos, desde la parte superior hasta la parte inferior y desde un lado de sus brazos hacia el otro.
Luego, para observar m?s de cerca c?mo se comportaban ciertos genes clave, los etiquetaron uno por uno con tintes fluorescentes para crear un mapa detallado de su distribuci?n en el cuerpo de la estrella de mar.
Cerebros en los brazos
Los investigadores descubrieron que ninguna de las hip?tesis predominantes sobre la estructura del dise?o corporal de las estrellas de mar era correcta. En cambio, vieron que la expresi?n genética correspondiente al cerebro anterior en humanos y otros animales bilateralmente simétricos estaba ubicada a lo largo de la l?nea media de los brazos de las estrellas de mar, con la expresi?n genética correspondiente a la del cerebro medio humano hacia los bordes exteriores de los brazos.
Mientras que los genes que marcan diferentes subregiones de la cabeza en humanos y otros bilaterales se detectaron en la estrella de mar, s?lo uno de los genes t?picamente asociados con el tronco en los animales fue detectado, concretamente en los bordes de los brazos de las estrellas.
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94234947
Las estrellas de mar tienen una configuraci?n inusual
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"Estos resultados sugieren que los equinodermos, y las estrellas de mar en particular, son el ejemplo m?s claro de desacoplamiento de las regiones de la cabeza y el tronco que conocemos", dijo Formery, quien a?adi? que algunos ancestros de estrellas de mar de aspecto extra?o conservados en el registro f?sil parecen haber tenido un tronco. "Simplemente, esto abre un mont?n de nuevas preguntas que ahora podemos empezar a explorar", a?adi?.
Una puerta a nuevos descubrimientos
Las preguntas que el equipo espera abordar a continuaci?n tienen que ver con si el patr?n genético observado en las estrellas de mar también aparece en los erizos y pepinos de mar. Por su parte, Formery también quiere investigar qué puede ense?arnos la estrella de mar sobre la evoluci?n del sistema nervioso, algo que, seg?n él, nadie comprende del todo en los equinodermos.
Aprender m?s sobre la estrella de mar y sus parientes no s?lo ayudar? a resolver misterios clave de la evoluci?n animal, sino que también podr?a inspirar innovaciones en medicina, dijeron los investigadores. Las estrellas de mar caminan moviendo agua a través de miles de pies tubulares y digieren a sus presas sacando sus est?magos fuera de sus cuerpos. Es l?gico que estas criaturas inusuales también hayan desarrollado estrategias completamente inesperadas para mantenerse saludables. Son unas estrategias que, convenientemente estudiadas, podr?an ampliar nuestros enfoques para combatir las enfermedades humanas.
"Ciertamente es m?s dif?cil trabajar con organismos que se estudian con menos frecuencia", dijo Rokhsar. "Pero si aprovechamos la oportunidad para explorar animales inusuales que operan de maneras inusuales, eso significa que estamos ampliando nuestra perspectiva de la biolog?a, lo que eventualmente nos ayudar? a resolver problemas tanto ecol?gicos como biomédicos".
Estudio de referencia:*DOI: 10.1038/s41586-023-06669-2 (https://dx.doi.org/10.1038/s41586-023-06669-2). www.nature.com/articles/s41586-023-06669-2 (https://www.nature.com/articles/s41586-023-06669-2)
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Contacto de la secci?n de Medio Ambiente: crisisclimatica@prensaiberica.es
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أكثر... (https://www.sport.es/es/noticias/medio-ambiente/descubren-estrellas-mar-cerebro-brazo-94267131)
Pero ahora, los laboratorios de la Universidad de Stanford y la UC Berkeley, han publicado un estudio que termina con este misterio. En resumen, si bien el equipo detect? firmas genéticas asociadas con el desarrollo de la cabeza en casi todas partes de las estrellas de mar juveniles, en gran medida faltaba la expresi?n de genes que codifican las secciones del torso y la cola de un animal.
Los investigadores utilizaron una variedad de técnicas moleculares y gen?micas de alta tecnolog?a para comprender d?nde se manifestaban los diferentes genes durante el desarrollo y crecimiento de las estrellas de mar. Un equipo de Southampton utiliz? una exploraci?n por micro-CT para comprender la forma y estructura del animal con un detalle sin precedentes.
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Descubren que las estrellas de mar tienen un cerebro en cada brazo
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Otro descubrimiento realizado consiste en que las firmas moleculares t?picamente asociadas con la porci?n m?s frontal de la cabeza se localizaron hacia la mitad de cada uno de los brazos de la estrella de mar, y estas firmas se vuelven progresivamente m?s posteriores y se dirigen hacia los bordes de los brazos.
En realidad, son todo cabezas
Y es que la investigaci?n, publicada el 1 de noviembre en Nature, sugiere que, lejos de carecer de cabeza, a lo largo de la evoluci?n las estrellas de mar perdieron sus cuerpos para convertirse s?lo en cabezas.
"Es como si a la estrella de mar le faltara por completo un tronco, y se explica mejor como simplemente una cabeza arrastr?ndose por el fondo marino", indic? Laurent Formery, investigador postdoctoral y autor principal del nuevo estudio. "No es en absoluto lo que los cient?ficos supon?an acerca de estos animales".
Dos de los tres coautores principales del estudio, el bi?logo marino Christopher Lowe, de la Universidad de Stanford, y Daniel Rokhsar de la UC Berkeley, un experto en la evoluci?n molecular de las especies animales, han estado colaborando durante una década.
Casi todos los animales, incluidos los humanos, son bilateralmente simétricos, lo que significa que pueden dividirse en dos mitades reflejadas a lo largo de un ?nico eje que se extiende desde la cabeza hasta la cola. En 1995, el Premio Nobel de Fisiolog?a o Medicina fue otorgado a tres cient?ficos que hab?an utilizado moscas de la fruta para demostrar que la estructura corporal bilateral, de cabeza a cola, observada en la mayor?a de los animales, surge de la acci?n de una serie de interruptores moleculares, codificados por genes.
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En gris, esqueleto; en amarillo el sistema digestivo; en azul, el sistema nervioso, m?sculos en rojo
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Desde entonces, los investigadores han confirmado que esta misma programaci?n genética es compartida por la gran mayor?a de especies animales, incluidos vertebrados, como los humanos y los peces, y en muchos invertebrados, como insectos y gusanos.
Simetr?a qu?ntuple, en vez de doble
Pero el dise?o corporal de las estrellas de mar ha desconcertado durante mucho tiempo a los cient?ficos que estudian la evoluci?n animal. En lugar de mostrar simetr?a bilateral, las estrellas de mar adultas (y los equinodermos relacionados, como los erizos de mar y los pepinos de mar) tienen un eje de simetr?a qu?ntuple sin una cabeza o una cola claras. Y nadie ha podido determinar c?mo la programaci?n genética dise?a esta inusual simetr?a qu?ntuple.
Algunos cient?ficos han propuesto que en las estrellas de mar, el eje de la cabeza a la cola podr?a extenderse desde la espalda blindada del animal hasta su vientre, que est? cubierto por los llamados pies tubulares. Otros han sugerido que cada uno de los cinco brazos de la estrella de mar corresponde a una copia de un eje convencional cabeza-cola.
Sin embargo, los esfuerzos realizados para confirmar definitivamente tales hip?tesis se han topado con varios obst?culos, en gran parte porque los métodos para detectar la expresi?n genética, desarrollados principalmente en un peque?o n?mero de organismos modelo como ratones y moscas, no funcionan bien en el tejido de las estrellas de mar j?venes. Durante a?os, Lowe y sus colegas hab?an deseado aportar informaci?n genética para resolver la cuesti?n mediante el mapeo de la actividad genética en las estrellas de mar en desarrollo. Pero sin los complejos kits de herramientas genéticas desarrollados durante décadas de investigaci?n que existen para organismos modelo t?picos, un an?lisis tan completo era desalentador.
Tecnolog?a innovadora
Lowe encontr? una soluci?n para este problema en una de las reuniones peri?dicas de investigadores de Biohub en San Francisco, donde otro investigador le sugiri? que se pusiera en contacto con PacBio, una empresa con sede en Silicon Valley que fabrica dispositivos de secuenciaci?n del genoma. Durante los cinco a?os anteriores, PacBio hab?a estado perfeccionando una técnica para secuenciar cantidades masivas de material genético utilizando chips del tama?o de un sello postal repletos de millones de reactores qu?micos individuales, cada uno preparado para leer simult?neamente largos tramos de ADN capturados en su interior.
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A diferencia de la secuenciaci?n tradicional, que requiere cortar material genético en trozos peque?os para garantizar la precisi?n, el enfoque de PacBio, llamado secuenciaci?n HiFi, puede extraer datos muy precisos de hebras de ADN intactas del tama?o de un gen, lo que hace que el proceso sea mucho m?s r?pido y econ?mico. Era exactamente lo que Lowe y su equipo necesitaban para establecer un proceso para estudiar la genética de las estrellas de mar desde cero.
"Una secuenciaci?n que habr?a llevado meses ahora se puede realizar en cuesti?n de horas, y es cientos de veces m?s barato que hace apenas cinco a?os", afirm? David Rank, también coautor principal del nuevo estudio y ex miembro cient?fico de PacBio. "Estos avances significaron que pudimos comenzar esencialmente desde cero en un organismo que normalmente no se estudia en el laboratorio y realizar el tipo de estudio detallado que hubiera sido imposible hace 10 a?os".
Un nuevo sistema de an?lisis genético permiti? ver los rastros de cerebro a lo largo del cuerpo de la estrella
Esta tecnolog?a permiti? a los investigadores secuenciar los genomas de las estrellas de mar y emplear un sistema llamado transcript?mica espacial, a través del cual pudieron identificar qué genes de estrellas de mar est?n activos en lugares precisos del organismo. Para buscar patrones que indicaran un eje de la cabeza a la cola, los investigadores examinaron las diferencias en la expresi?n genética en tres direcciones diferentes en todo el cuerpo: desde el centro de la estrella de mar hasta las puntas de sus brazos, desde la parte superior hasta la parte inferior y desde un lado de sus brazos hacia el otro.
Luego, para observar m?s de cerca c?mo se comportaban ciertos genes clave, los etiquetaron uno por uno con tintes fluorescentes para crear un mapa detallado de su distribuci?n en el cuerpo de la estrella de mar.
Cerebros en los brazos
Los investigadores descubrieron que ninguna de las hip?tesis predominantes sobre la estructura del dise?o corporal de las estrellas de mar era correcta. En cambio, vieron que la expresi?n genética correspondiente al cerebro anterior en humanos y otros animales bilateralmente simétricos estaba ubicada a lo largo de la l?nea media de los brazos de las estrellas de mar, con la expresi?n genética correspondiente a la del cerebro medio humano hacia los bordes exteriores de los brazos.
Mientras que los genes que marcan diferentes subregiones de la cabeza en humanos y otros bilaterales se detectaron en la estrella de mar, s?lo uno de los genes t?picamente asociados con el tronco en los animales fue detectado, concretamente en los bordes de los brazos de las estrellas.
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"Estos resultados sugieren que los equinodermos, y las estrellas de mar en particular, son el ejemplo m?s claro de desacoplamiento de las regiones de la cabeza y el tronco que conocemos", dijo Formery, quien a?adi? que algunos ancestros de estrellas de mar de aspecto extra?o conservados en el registro f?sil parecen haber tenido un tronco. "Simplemente, esto abre un mont?n de nuevas preguntas que ahora podemos empezar a explorar", a?adi?.
Una puerta a nuevos descubrimientos
Las preguntas que el equipo espera abordar a continuaci?n tienen que ver con si el patr?n genético observado en las estrellas de mar también aparece en los erizos y pepinos de mar. Por su parte, Formery también quiere investigar qué puede ense?arnos la estrella de mar sobre la evoluci?n del sistema nervioso, algo que, seg?n él, nadie comprende del todo en los equinodermos.
Aprender m?s sobre la estrella de mar y sus parientes no s?lo ayudar? a resolver misterios clave de la evoluci?n animal, sino que también podr?a inspirar innovaciones en medicina, dijeron los investigadores. Las estrellas de mar caminan moviendo agua a través de miles de pies tubulares y digieren a sus presas sacando sus est?magos fuera de sus cuerpos. Es l?gico que estas criaturas inusuales también hayan desarrollado estrategias completamente inesperadas para mantenerse saludables. Son unas estrategias que, convenientemente estudiadas, podr?an ampliar nuestros enfoques para combatir las enfermedades humanas.
"Ciertamente es m?s dif?cil trabajar con organismos que se estudian con menos frecuencia", dijo Rokhsar. "Pero si aprovechamos la oportunidad para explorar animales inusuales que operan de maneras inusuales, eso significa que estamos ampliando nuestra perspectiva de la biolog?a, lo que eventualmente nos ayudar? a resolver problemas tanto ecol?gicos como biomédicos".
Estudio de referencia:*DOI: 10.1038/s41586-023-06669-2 (https://dx.doi.org/10.1038/s41586-023-06669-2). www.nature.com/articles/s41586-023-06669-2 (https://www.nature.com/articles/s41586-023-06669-2)
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Contacto de la secci?n de Medio Ambiente: crisisclimatica@prensaiberica.es
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