Científicos alteran el cerebro en desarrollo de un pez para que se parezca al de otra especie - principal


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Científicos del Instituto Tecnológico de Georgia han descubierto que mediante la aplicación de productos químicos para manipular genes en un embrión en desarrollo, fue posible cambiar el cerebro de un tipo de peces cíclidos para parecerse al de otro. La investigación aparece en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias

Los investigadores también descubrieron diferencias en el patrón general del cerebro bien al principio del desarrollo, antes de que se formen las neuronas funcionales en un proceso conocido como neurogénesis. Este hallazgo se pone en contradicción con una teoría bien aceptada conocida como “tardío igual a grande.”

A mediados de los 90, se propuso la hipótesis llamada “tardío igual a grande” para explicar la forma en que los cerebros evolucionan entre las especies. El cerebro empieza como una pizarra en blanco. En el desarrollo temprano, la parte anterior o frontal del cerebro es definida desde la parte posterior, o parte trasera. Después de eso, se produce la neurogénesis cuando las células precursoras maduran y se convierten en neuronas. Estas precursoras pueden replicarse sin cesar, pero una vez que se convierten en neuronas funcionales, termina la replicación. Cuanto más tarde es el paso de precursores a neuronas maduras, mayor es el cerebro, o la región del cerebro. El modelo “tardío igual a grande” sostiene que los cerebros de diferentes especies, por ejemplo los seres humanos frente a los ratones, son similares en el desarrollo temprano, y se diferencian en el posterior proceso de neurogénesis.

“Encontramos diferencias en el patrón general del cerebro a apenas 48 horas después de la fecundación, antes de que comience la neurogénesis”, dijo J. Todd Streelman, profesor asociado en la Escuela de Biología Tech de Georgia.

El doctor Streelman, el estudiante Jonathan Sylvester, y sus colegas, estudiaron el desarrollo del cerebro en seis especies de cíclidos del lago Malawi, tres especies del linaje que habita las rocas y tres especies de sus primos que viven en la arena.

“Repetimos nuestra pruebas entre dos a cuatro días después de la fertilización, y descubrimos que los cíclidos que viven en la arena exhibían un mayor dominio de expresión del gen wnt1, que se conoce por ser un factor importante en el desarrollo del cerebro posterior. Esto se correlaciona con una mayor tálamo, una estructura cerebral anterior posterior utilizada en el tratamiento de la visión”, dijo Sylvester.

Los cíclidos que viven en la arena utilizan su visión para detectar al plancton que es su presa, por lo que sus cerebros están muy dedicados a la integración de las señales visuales. Sin embargo, la alimentación de las especies que habitan las rocas la hacen raspando algas de las rocas, y poseen un telencéfalo más grande, tal vez para ayudar en la navegación de sus complejos entornos 3D.

“Los genomas de estas especies son muy similares”, dijo Streelman, “casi tan similares a los de dos seres humanos, y sin embargo su cerebro varía tanto como varían entre sí entre algunos grupos de mamíferos.”

La mayoría de los datos que respaldan la hipótesis “tardío es igual a grande” no se han tomado de las especies que están tan interrelacionadas, como los cíclidos, agregó Streelman.

“Entre los primates, por ejemplo, la mayoría de las conexiones entre las especies se han separado hace tiempo. Por lo tanto, es difícil estudiar los patrones de desarrollo porque las diferencias sutiles a menudo se confunden en las grandes diferencias en el tamaño del cerebro”, dijo Streelman.

En otra parte del estudio, el equipo quería ver si podían utilizar productos químicos para cambiar los patrones de expresión génica, y a partir de ahí el desarrollo del cerebro de los embriones. ¿Podrían alterar, de hecho, el cerebro de un embrión de los que viven en las piedras para pasar a ser el de un embrión de los que viven en la arena? Resulta que sí podían.

Sylvester trató los embriones con cloruro de litio de tres a cinco horas durante la fase inicial de la formación del patrón anterior-posterior. Después del tratamiento, regresó al agua los embriones de pez y luego tomó muestras para estudiarlos en diferentes etapas de desarrollo. Encontró que cada vez que comprobaba los tratados con cloruro de litio, se había regulado la señalización de Wnt, lo que condujo a una reasignación de los precursores del cerebro hacia el tálamo posterior.

“La neurogénesis sigue siendo un proceso muy importante en el desarrollo del cerebro y la evolución”, dijo Streelman. “Acabamos de poner en manifiesto que existen diferencias en el proceso de desarrollo mucho antes de lo sospechado previamente, y que estos cambios también son pertinentes para la diversidad del cerebro.”

“Estamos interesados en lo que estas tempranas diferencias tienen que decir acerca del comportamiento temprano”, dice Streelman. “Porque si pensamos en términos del modelo ‘tardío es igual a grande’, significa que los cerebro no difieren mucho al comienzo del desarrollo. Pero ahora que sabemos que las especies poseen cerebros divergentes desde el principio, podemos empezar a evaluar también qué tan pronto pueden hacerse diferentes los comportamientos.”

Fuente: Science Daily. Aportado por Eduardo J. Carletti

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