Nuestro esqueleto es bastante extraño. La mayor parte está hecha del mismo tejido que forma cosas como el músculo y el tejido conectivo. La excepción es una gran parte de nuestra cara, como la mandíbula y las fosas nasales. Provienen de tejido que migra fuera del sistema nervioso en desarrollo.

Es muy inusual tener dos fuentes diferentes del mismo tejido; Personalmente, no puedo pensar en otro ejemplo que ocurra en los vertebrados. Por lo tanto, plantea preguntas sobre por qué el sistema evolucionó en primer lugar. Ahora, los investigadores han proporcionado una pista de cómo podría suceder esto. Resulta que en las primeras ramas del árbol genealógico de los peces, como el esturión, la cresta neural forma el escudo óseo que la cubre, lo que sugiere un papel antiguo en la formación de los huesos que se remonta a Peces acorazados del período Devónico.

lo hace todo

El tejido en el centro del nuevo trabajo se llama cresta neural. Como sugiere su nombre, comienza en la parte superior de la médula espinal y el cerebro posterior en desarrollo. Poco después de que el sistema nervioso en desarrollo se cierre dentro del tubo, las células de la cresta neural lo dejan atrás. Algunos de ellos conservan su identidad nerviosa y pasan a formar la mayor parte de los nervios sensoriales del cuerpo, así como los nervios que hacen funcionar el sistema digestivo.

Pero otros se convierten por completo y continúan haciendo todo tipo de cosas raras. La cresta neural se basa en todo, desde el pigmento de la piel y el cabello hasta las válvulas del corazón. Como se mencionó anteriormente, las células de la cresta neural constituyen una gran parte del esqueleto facial.

La pregunta detrás del nuevo trabajo se centró en el hecho de que la formación de hueso parece estar limitada a un solo extremo de la médula espinal. Ninguno de los signos neurales del cuerpo de los mamíferos se desarrolla para formar hueso.

Esto puede significar que la formación ósea es una especialidad de un pequeño grupo de la comunidad neurológica. O podría significar que todo el grupo de la cresta neural es capaz de formar huesos, pero solo está activo en un pequeño subconjunto en la mayoría de los linajes de los vertebrados modernos. Descubrir cuáles son verdaderas puede decirnos sobre el origen de la formación ósea, lo que puede ser difícil de deducir a partir del registro fósil.

Para hacer esto, los investigadores se basaron en linajes que se separaron de los peces al principio de su historia, como el alquitrán, que tiene escamas acorazadas y pertenece a un linaje que se originó en el período Jurásico. o el esturión, que tiene una edad similar y carece de escamas pero cuyo cuerpo está cubierto de placas óseas. La cuestión que interesaba a los investigadores era si la cresta neural contribuía a la formación de escudos en estos tejidos.

Seguimiento de activos

Investigaciones anteriores han demostrado que la forma más común de peces modernos (llamados teleósteos) no utiliza células de la cresta neural para formar sus escamas. Pero los investigadores estaban interesados ​​en linajes mucho más antiguos, como el ajo, el esturión y un pez llamado basher, que también tienen gruesas escamas acorazadas.

En todas estas especies, las estructuras blindadas en la superficie forman una sustancia parecida a un hueso, ya sea hueso real o una estructura ósea que constituye las proteínas que se encuentran en los dientes de otros organismos. Su estructura era consistente con la formación por la cresta neural, pero no evidencia concluyente.

Por lo tanto, los investigadores están aprovechando el hecho de que somos tan buenos para criar esturiones a partir de huevos fertilizados. El equipo pudo determinar el momento de la salida del tejido neural y de la cresta neural. Antes de que eso sucediera, inyectaron el tejido nervioso con un tinte fluorescente que se adhiere a las células, incluso a través de divisiones celulares. Esto nos permite rastrear células derivadas del tejido neural, incluso si han migrado a otro lugar.

Después de la inyección de colorante, se permitió que los embriones siguieran desarrollándose hasta que comenzó la formación de las escamas acorazadas. Cuando fueron examinados, el pigmento apareció tanto en el sistema nervioso en desarrollo como en los lugares poblados por la cresta neural. Esto incluía las escamas blindadas, lo que indica que la cresta neural es central en su formación.

Por separado, los investigadores etiquetaron el tejido del lomo no neural. Esto no contribuyó a las escamas blindadas, lo que confirma que la cresta neural es central en el proceso.

Finalmente, los investigadores examinaron la actividad de los genes en medidas de génesis. Afirman que estas escamas tienen actividad epigenética que se superpone con la actividad de la cresta neural. Por lo tanto, toda la evidencia indica que la cresta neural puede formar hueso a lo largo del animal, pero este hueso se limita principalmente a las escamas acorazadas, que son estructuras ausentes en la mayoría de los vertebrados.

haciendo huesos

No está claro si la cresta neural de los mamíferos es capaz de formar hueso en todo el cuerpo del animal. Es posible que se acumulara demasiada distancia evolutiva y se perdiera la habilidad. Pero estos hallazgos sugieren que la condición ancestral entre los vertebrados es que la formación de huesos alguna vez fue una función principal de la cresta neural. Los peces alguna vez estuvieron blindados Algo conocido antes de la evolución de cualquiera de los linajes aquí estudiados.

La presencia de dos tejidos diferentes capaces de formar huesos hace que sea difícil adivinar qué tejidos fueron los primeros en formar huesos durante la evolución de los vertebrados. Es probable que una fuente desarrollara inicialmente un programa de actividad genética que produjera huesos que fueron adoptados por la otra. Pero todavía no está claro qué tejido vino primero.

PNAS, 2023. DOI: 10.1073/pnas.2221120120 (sobre los DOI).