Diseñando pinzones de Darwin
Resumen: Charles Darwin consideró al principio que el pico de los diferentes pinzones era una prueba de la adaptación natural, ya que la forma del pico era un reflejo de su nicho en la cadena alimentaria. Nuevos trabajos han intentado encontrar la bioquímica subyacente al proceso que pueda explicar el surgimiento del pico.
basado en un artículo de la USC
La forma del pico de un pájaro en su fase de desarrollo embrionario está asociada a una proteína específica, según investigadores de la Keck School of Medicine de la USC. Un documento que se publicará en el número de esta semana de la revista Science describe el proceso molecular en el que está implicada la proteína morfogenética del hueso 4 (Bone Morphogenetic Protein 4 (BMP4). En la sección de noticias de la revista aparecerá un reportaje sobre este documento y sobre otros estudios estrechamente relacionados con él. Las diferentes especies de aves suelen tener picos de formas diferentes, lo cual se considera como reflejo de los distintos retos evolutivos a los que se han enfrentado en su desarrollo. De hecho, Charles Darwin observó 13 especies diferentes de pinzones de las Islas Galápagos para reforzar su teoría de la evolución, y mostró que, aunque muy probablemente todos los pinzones de las Galápagos descienden de un ancestro común, se han dividido en especies diferentes según las diferencias en sus picos, las cuales, a su vez, se producen por el confinamiento a diferentes islas del archipiélago y por su adaptación a diferentes nichos ecológicos. La forma del pico se considera, hoy por hoy, como 'un clásico ejemplo de diversificación evolutiva', según ha escrito Cheng-Ming Chuong, Investigador Jefe de la revista Science y profesor de Patología en la Keck School of Medicine, junto con sus colegas. De todas formas, aunque la razón de esta diversidad la explica la selección evolutiva, todavía se sabe muy poco de cómo las diferentes formas de pico se desarrollan a nivel molecular. 'Como los picos están hechos de células, cada 'pico modelo' debe desarrollarse mediante diferencias en la regulación del comportamiento celular', apunta Chuong. 'En realidad, los picos son un compendio de 'prominencias faciales', afirma Chuong, y estas prominencias crecen a diferentes ritmos durante el desarrollo del polluelo para formar un único pico'. Pero, aunque el desarrollo del pico en pollitos muy jóvenes ha sido estudiado hasta cierto grado, poco se sabe sobre cómo se crean estas formas en las etapas avanzadas del desarrollo.
Para arrojar alguna luz sobre el asunto, Chuong y sus colaboradores han comparado el desarrollo del pico en pollos y en patos: el pico de los patos es largo y ancho, ha observado Chuong, mientras que los de los pollos son pequeños y con forma cónica. En sus estudios, los investigadores se concentraron en una prominencia facial concreta llamada la masa frontonasal (FrontoNasal Mass; FNM). El investigador asociado Ping Wu, primer autor del documento, ha encontrado que en los pollos y en los patos hay dos áreas de la FNM en desarrollo en las que las células se dividen rápidamente para crear la masa del pico. En los pollos, estas dos áreas convergen gradualmente en un área del extremo distal del pico, creando una punta afilada y creciente. En los patos, estas dos zonas de proliferación se mantienen, creando un pico más ancho y grande. Mediante el uso de técnicas de hibridación in situ, los investigadores han registrado los niveles de un determinado número de genes relacionados con el crecimiento. Eso les permitió apuntar a la BMP4 como responsable de participar en el desarrollo, ha dicho Chuong. En los humanos, algunos BMP desempeñan un papel en la elevación del ritmo de división celular y en el crecimiento y regulación de procesos de desarrollo importantes, como la diferenciación de los huesos. La desregulación de la ruta de acción de la BMP también se ha relacionado con algunos desarrollos tumorales. Para comprobar si la BMP4 es un mediador del crecimiento, han usado técnicas de terapia genética y de desarrollo de proteínas para variar la expresión de la BMP4 y de su antagonista. 'Los resultados -continua Chuong- fueron sorprendentes. El pico del pollo se moldeaba dentro de un amplio espectro de formas de pico posibles, imitando a las que se pueden ver en la naturaleza. Un documento adjunto en Science, que se fijaba más en las diferencias moleculares entre los diferentes pinzones de las Galápagos, también ha identificado BMP4 como un mediador importante en la forma del pico de varias especies de pinzones.
Juntos, estos dos estudios pueden determinar que la BMP4 tiene un importante papel en la formación del pico de las aves, al demostrar que es 'una de las más importantes fuerzas impulsoras de la formación de la materia del pico'. A partir de la relación entre BMP4 y las prominencias en el pico, Chuong y sus colegas científicos han escrito que 'la forma del pico de los pollos puede modelarse'. 'Estos dos artículos científicos suponen un gran paso adelante en biología fundamental', ha afirmado Chuong, 'y nos llevan hacia un conocimiento molecular de las teorías evolucionistas de Darwin. Los principios que hemos aprendido también tienen aplicaciones prácticas. El aprendizaje de cómo la naturaleza moldea las células madre para construir órganos concretos ayudará a los científicos a avanzar en el campo de la ingeniería tisular'. El paso siguiente, ha afirmado Chuong, es averiguar cómo esas áreas de proliferación celular se localizan fisiológicamente, 'un asunto que también incumbe a la investigación sobre el cáncer'. Además, él y sus colegas intentarán comprender cómo la BMP4 y otras actividades moleculares morfogenéticas se regulan para adaptarse a los cambios medioambientales. El trabajo en la revista Science ha sido financiando con una beca del Instituto Nacional de la Salud (National Institutes of Health) | |||||||
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