Los órganos eléctricos ayudan a los peces eléctricos, como la anguila eléctrica, a hacer todo tipo de cosas asombrosas:envían y reciben señales similares a los cantos de los pájaros, lo que les ayuda a reconocer a otros peces eléctricos por especie, sexo e incluso individuo. Un nuevo estudio en Science Advances explica cómo pequeños cambios genéticos permitieron que los peces eléctricos desarrollaran órganos eléctricos. El hallazgo también podría ayudar a los científicos a identificar las mutaciones genéticas detrás de algunas enfermedades humanas.

La evolución aprovechó una peculiaridad de la genética de los peces para desarrollar órganos eléctricos. Todos los peces tienen versiones duplicadas del mismo gen que produce pequeños motores musculares, llamados canales de sodio. Para desarrollar órganos eléctricos, los peces eléctricos desactivaron un duplicado del gen del canal de sodio en los músculos y lo activaron en otras células. Los diminutos motores que normalmente hacen que los músculos se contraigan fueron reutilizados para generar señales eléctricas, ¡y listo! Nació un nuevo órgano con algunas capacidades asombrosas.

"Esto es emocionante porque podemos ver cómo un pequeño cambio en el gen puede cambiar por completo el lugar donde se expresa", dijo Harold Zakon, profesor de neurociencia y biología integrativa en la Universidad de Texas en Austin y autor correspondiente del estudio.

En el nuevo artículo, investigadores de UT Austin y la Universidad Estatal de Michigan describen el descubrimiento de una pequeña sección de este gen del canal de sodio, de aproximadamente 20 letras, que controla si el gen se expresa en una célula determinada. Confirmaron que en los peces eléctricos, esta región de control está alterada o falta por completo. Y es por eso que uno de los dos genes del canal de sodio está desactivado en los músculos de los peces eléctricos. Pero las implicaciones van mucho más allá de la evolución de los peces eléctricos.

"Esta región de control se encuentra en la mayoría de los vertebrados, incluidos los humanos", dijo Zakon. "Entonces, el próximo paso en términos de salud humana sería examinar esta región en bases de datos de genes humanos para ver cuánta variación hay en personas normales y si algunas deleciones o mutaciones en esta región podrían conducir a una expresión reducida de los canales de sodio. , lo que podría resultar en una enfermedad".

La primera autora del estudio es Sarah LaPotin, técnica de investigación en el laboratorio de Zakon en el momento de la investigación y actualmente candidata a doctorado en la Universidad de Utah. Además de Zakon, los otros autores principales del estudio son Johann Eberhart, profesor de biociencias moleculares en UT Austin, y Jason Gallant, profesor asociado de biología integrativa en la Universidad Estatal de Michigan.

Zakon dijo que el gen del canal de sodio tenía que desactivarse en el músculo antes de que pudiera evolucionar un órgano eléctrico.

"Si activaran el gen tanto en el músculo como en el órgano eléctrico, entonces todas las cosas nuevas que estaban ocurriendo en los canales de sodio en el órgano eléctrico también estarían ocurriendo en el músculo", dijo Zakon. "Entonces, era importante aislar la expresión del gen en el órgano eléctrico, donde podría evolucionar sin dañar el músculo".

Hay dos grupos de peces eléctricos en el mundo:uno en África y el otro en América del Sur. Los investigadores descubrieron que los peces eléctricos en África tenían mutaciones en la región de control, mientras que los peces eléctricos en América del Sur la perdieron por completo. Ambos grupos llegaron a la misma solución para desarrollar un órgano eléctrico, perder la expresión de un gen del canal de sodio en el músculo, aunque por dos caminos diferentes.

"Si rebobinases la cinta de la vida y le das al play, ¿se reproduciría de la misma manera o encontraría nuevas formas de avanzar? ¿Funcionaría la evolución de la misma manera una y otra vez?" dijo Gallant, quien cría los peces eléctricos de América del Sur que se usaron en parte del estudio. "Los peces eléctricos nos permiten tratar de responder a esa pregunta porque han desarrollado repetidamente estos rasgos increíbles. En este artículo, intentamos comprender cómo estos genes de los canales de sodio se han perdido repetidamente en los peces eléctricos. Realmente fue un esfuerzo de colaboración. ."

Una de las próximas preguntas que los investigadores esperan responder es cómo evolucionó la región de control para activar los canales de sodio en el órgano eléctrico.