Un equipo internacional dirigido por la Universidad de Ginebra (UNIGE) con la EPFL, el Colegio de Francia y las universidades de Harvard y Chicago ofrece una respuesta inesperada: los dedos provendrían de la reutilización de una región antigua del genoma, inicialmente activa en la formación de la cloaca de los peces más que en sus aletas. Publicado en Nature, este descubrimiento revela una importante estrategia evolutiva que consiste en reciclar lo existente en lugar de construir algo nuevo.
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Hace 380 millones de años, nuestros ancestros peces comenzaron a colonizar la tierra firme, evolucionando hacia numerosas especies vertebradas provistas, en particular, de pulmones eficaces para filtrar el oxígeno pero también de pies y manos. Comprender cómo aparecieron estas últimas sigue siendo una de las cuestiones científicas más antiguas y debatidas. ¿Provienen de las aletas, homólogas de nuestros brazos y piernas, o, por el contrario, se trata de estructuras totalmente nuevas?
En lugar de construir un nuevo sistema regulador para los dedos, la naturaleza desvió un dispositivo existente.
Cambio de perspectiva
Para responder a esta pregunta, el equipo de investigación no se limitó a estudiar los genes implicados en el desarrollo de los dedos mismos, sino que también exploró las vastas regiones no codificantes del genoma -el conjunto de cromosomas y genes de una especie o de un individuo- que controlan su expresión y activación. Estas regiones se denominan "paisajes reguladores". Inmensamente más grandes que las regiones codificantes, que componen solo el 2% del genoma, actúan como verdaderas "torres de control" de la expresión génica.
Al comparar el genoma del ratón y del pez, los científicos identificaron primero un paisaje regulador conservado entre ambas especies e implicado en el desarrollo de las extremidades del ratón. Luego, al eliminar esta gigantesca región de ADN en el pez gracias a la tecnología CRISPR/Cas9 -tijeras genéticas que permiten la edición del genoma- el equipo observó la pérdida de expresión de genes en la cloaca, pero no en las aletas.
Expresión del gen Hox13 en el pez cebra (Duboule et al., Nature, 2025) © Brent Hawkins
Este sorprendente resultado sugiere que la cloaca -órgano donde los sistemas intestinal, excretor y reproductor se encuentran en sus extremos en muchas especies- fue reutilizada en los vertebrados terrestres para desarrollar los dedos. "El punto común entre la cloaca y los dedos es que representan partes terminales. A veces el final de tubos en el sistema digestivo, a veces el final de los pies y las manos, es decir, los dedos. Ambos marcan por tanto el final de algo", menciona Aurélie Hintermann, antigua doctoranda de la UNIGE, ahora investigadora postdoctoral en el Instituto Stowers (EE. UU.) y coautora del estudio realizado en el marco de su doctorado.
Reciclaje evolutivo
En particular, los paisajes reguladores concernidos controlan la activación de los genes Hox, denominados "genes arquitectos". Establecen el plan de organización del cuerpo, determinando la posición e identidad de segmentos u órganos. Actúan en la cima de una red compleja de miles de genes operacionales dirigiendo su expresión. Una mutación en estos genes puede por tanto conllevar profundas modificaciones anatómicas, explicando ciertamente su implicación determinante en la evolución.
"El hecho de que estos genes estén implicados es un ejemplo sorprendente de cómo la evolución innova, reciclando lo viejo para hacer algo nuevo", comenta Denis Duboule, profesor de la UNIGE y del Colegio de Francia, e iniciador del estudio. "En lugar de construir un nuevo sistema regulador para los dedos, la naturaleza desvió un dispositivo existente, inicialmente activo en la cloaca".
Una nueva pieza en el rompecabezas de la evolución
Por lo tanto, no son únicamente los genes operacionales o codificantes los que evolucionan, sino sobre todo la arquitectura de su regulación. Y a veces, una región entera puede ser reciclada en otro contexto morfológico, como es el caso de la cloaca hacia los dedos. Queda por descubrir ya no dónde aparecen estas modificaciones en el genoma, sino cómo, a fin de continuar describiendo los mecanismos de la evolución y explicar el paso de un lejano ancestro acuático al pez y al humano actuales.