Si tuvieras que ponerle un sombrero a una estrella de mar, ¿dónde se lo pondrías? ¿En el centro de su cuerpo o en el extremo de uno de sus brazos? Y de ser así, ¿en cuál de ellos? La pregunta, a priori, parece una estupidez, pero aborda cuestiones serias en los campos de la Zoología y la Biología del Desarrollo que han dejado perplejos a decenas de científicos durante muchos años.
Ahora, un nuevo estudio realizado por investigadores de la Universidad de Stanford, en el que se utilizaron herramientas genéticas y moleculares para mapear las regiones del cuerpo de las estrellas de mar, acaba de ayudar a resolver este misterio. Los investigadores descubrieron que la 'cabeza' de una estrella de mar no está en un solo lugar, sino que este animal tiene distintas regiones en forma de cabeza que se encuentran en el centro de su cuerpo y en el centro de cada extremidad.
"La respuesta es mucho más complicada de lo que esperábamos", aseguran Laurent Formery, autor principal del estudio, de la Escuela de Humanidades y Ciencias de Stanford, y Daniel S. Rokhsar, de la Universidad de California, Berkeley (Estados Unidos). Las estrellas de mar pertenecen a un grupo de animales llamados equinodermos. Los equinodermos y los humanos están estrechamente relacionados, pero el ciclo de vida y la anatomía de las estrellas de mar son muy diferentes a los nuestros.
[Esta es la estrella de mar que ha derrotado al misterioso asesino del océano]
Las estrellas de mar comienzan su vida como huevos fertilizados que se convierten en larvas que flotan libremente. Las larvas flotan en el océano en forma de plancton durante semanas o meses antes de asentarse en el fondo del océano para realizar una especie de truco de magia: transformarse su cuerpo bilateral (simétrico a lo largo de la línea media) a un adulto con forma de estrella de cinco puntas, llamado plan corporal pentaradial.
"Esto ha sido un misterio zoológico durante siglos", dijo Lowe, que también es investigador de la Estación Marina Hopkins y autor principal del artículo que se ha publicado este miércoles en la revista Nature.
La inusual simetría de cinco ejes de las estrellas de mar ha confundido durante mucho tiempo nuestra comprensión de la evolución animal.
Mapeo de estrellas
Para acertijos como éste, los investigadores suelen realizar estudios comparativos para identificar estructuras similares en grupos relacionados de animales y así obtener pistas sobre los eventos evolutivos que provocaron el rasgo de interés.
"El problema con las estrellas de mar es que no hay nada anatómicamente en ellas que se pueda relacionar con un vertebrado", explica Lowe. Al menos, nada en el exterior de una estrella de mar. Y ahí es donde entran en juego las técnicas genéticas y moleculares.
Durante su investigación, Formery estudió el desarrollo temprano de los erizos de mar: equinodermos, como las estrellas de mar, que también comienzan su vida como larvas bilaterales antes de transformarse en adultos con simetría quíntuple. Cuando Formery se unió al laboratorio de Lowe, utilizaron el conocimiento de éste sobre el desarrollo de equinodermos para ayudar a abordar el misterio del desconcertante plan corporal de las estrellas de mar.
El equipo utilizó un grupo de marcadores moleculares que actúan como modelos para el plan corporal de un organismo 'diciéndole' a cada célula a qué región del cuerpo pertenece.
"Si se quita la piel de un animal y se observan los genes implicados en la definición de una cabeza a partir de una cola, los mismos genes codifican estas regiones del cuerpo en todos los grupos de animales", asegura Lowe. "Así que ignoramos la anatomía y nos preguntamos: ¿hay un eje molecular escondido debajo de toda esta extraña anatomía y cuál es su papel en la formación de un plan corporal pentarradial en una estrella de mar?"
Para investigar esta cuestión, los investigadores utilizaron la tomografía de ARN, una técnica que señala dónde se expresan los genes en el tejido, y la hibridación in situ, una técnica que se concentra en una secuencia de ARN específica en una célula.
"Primero dividimos los brazos de las estrellas de mar en rodajas finas de punta a centro, de arriba a abajo y de izquierda a derecha", subraya Formery, señalando que las estrellas de mar regeneran las extremidades faltantes. "Usamos tomografía de ARN para determinar qué genes se expresaban en cada corte y luego 'reensamblamos' los cortes usando modelos informáticos. Esto nos dio un mapa 3D de la expresión genética".
"En el segundo método, la reacción en cadena de hibridación in situ, teñimos tejido de estrella de mar e inspeccionamos visualmente las muestras para ver dónde se expresaba un gen", explica Formery. Esto permitió a los investigadores examinar el patrón anteroposterior (de la cabeza a la cola) del cuerpo en la capa más externa de células llamada ectodermo.
"Esto fue posible gracias a la reciente e importante mejora técnica en la hibridación in situ, conocida como reacción en cadena de hibridación in situ", asegura Formery."Este nuevo método proporciona una mejor resolución de dónde se expresa el gen".
La investigación reveló que las estrellas de mar tienen un territorio en forma de cabeza en el centro de cada "brazo" y una región en forma de cola a lo largo del perímetro. En un giro inesperado, ninguna parte del ectodermo de la estrella de mar expresa un programa de patrón genético "troncal", lo que sugiere que las estrellas de mar tienen en su mayoría varias cabezas.