biología - biología del desarrollo

Las alas de los murciélagos son una adaptación nueva en los mamíferos que les permitió explotar los ecosistemas aéreos. Estas alas son una modificación de las extremidades anteriores del ancestro común de los tetrápodos, de tal manera que son homólogas a cualquier extremidad anterior de otro tetrápodo; ellas consisten básicamente de una membrana de piel estirada (patagio) entre dígitos elongados.

La mayoría de estudios realizados se han hecho comparando el desarrollo de las extremidades de los ratones con los murciélagos ya que los genes, moléculas y rutas de señalización que actúan en este proceso son bastante conservados en todos los tetrápodos, y al ser mamíferos los ratones son un buen punto de comparación.

Desde el fósil más primitivo de murciélago conocido, los dígitos 2, 3, 4 y 5 de las extremidades anteriores son más largos que los del ratón (en relación al tamaño corporal), y esto se ha mantenido constante en todas las especies actuales.

En los murciélagos se da una sobreexpresión Bmp2 (Bone morphogenetic protein 2), el cual se ve involucrado en la extensión de estos dígitos, promoviendo la proliferación y posterior expansión de la zona hipertrófica de condrocitos diferenciados en los metacarpos y falanges del segundo, tercer, cuarto y quinto dígito. Por el contrario, si se agregaNoggin (Inhibidor de Bmp) a las extremidades desarrollándose, se resulta en metacarpos pequeños y una zona hipertrófica reducida.²

También es importante Shh (Sonic hedgehog), el cual usualmente se expresa en el eje posterior de la zona de actividad polarizante (ZPA, por sus siglas en inglés), pero en los murciélagos su expresión se retarda en todas las extremidades y se amplía hacia el centro de la yema sólo en las extremidades anteriores, lo cual también puede contribuir a la formación de dígitos elongados. Pero además de esta primera ola de Shh, Fgf8 (Fibroblast growth factor 8) posteriormente induce una segunda expresión, la cual a su vez induce la expresión de Ptc1 tanto en extremidades anteriores como en posteriores: En las anteriores es mayor hacia el eje posterior (dígitos 2, 3, 4 y 5), mientras que las posteriores es débil y homogénea, contribuyendo a la longitud similar de todos los dígitos de las extremidades posteriores del murciélago.

Sistema de retroalimentación Fgf-Shh. Fgf8 induce una segunda expresión de Shh, el cual induce a Bmp2, el cual activa a Gremlin en un dominio complementario, activando este a su vez la expresión de Fgf8. En este sistema Fgf8 y Gremlin se encuentran involucrados en inhibir la señal de Bmp de inducir la apoptosis, mientras que Shh y Bmp2se encargan de inducir la elongación de los dígitos segundo, tercero, cuarto y quinto.

Como un árbol filogenético es una hipótesis acerca de las relaciones evolutivas, podemos usar los caracteres que son indicadores confiables de un ancestro común para construir ese árbol. Usamos caracteres homólogos(caracteres presentes en diferentes organismos que son similares porque son heredados de un ancestro común que también lo tenía).

Un ejemplo de caracteres homólogos son las cuatro extremidades de los tetrápodos. Las aves, los murciélagos, los ratones y los cocodrilos todos tienen cuatro extremidades. Los tiburones y los peces óseos no las tienen. El ancestro de los tetrápodos desarrolló cuatro extremidades, y sus descendientes han heredado este rasgo, la presencia de cuatro extremidades es unahomología.

No todos los caracteres son homologías. Por ejemplo, las aves y los murciélagos tienen alas, en cambio los cocodrilos y los ratones no las tienen. ¿Esto significa que las aves y los murciélagos tienen una relación más cercana que la que tienen los ratones y los cocodrilos? No!!!. Cuando examinamos las alas de las aves y las de los murciélagos vemos que hay grandes diferencias.

Las alas de los murciélagos consisten en membranas de piel extendida entre los huesos de los dedos y el brazo. Estas diferencias estructurales sugieren que las alas de las aves y las de los murciélagos no provienen de un ancestro común con alas. Esta idea está ilustrada por la filogenia de la figura inferior, que está basada en un gran cantidad de caracteres.

Las alas de las aves y las alas de los murciélagos son análogas, esto significa que tienen orígenes evolutivos diferentes, pero que tienen semejanzas morfológicas porque sirven para la misma función. Las analogías son el resultado de la evolución convergente.

Es interesante que, las alas de las aves y de los murciélagos son análogas como alas, pero como extremidades son homólogas. Las aves y los murciélagos no heredaron las alas de un ancestro común con alas, pero sí heredaron las extremidades de un ancestro común con cuatro extremidades.