El último ancestro común de cefalópodos y vertebrados existió hace más de 500 millones de años. De hecho, un calamar está más relacionado con una almeja que con una persona. Aun así, los dos linajes desarrollaron de forma independiente ojos estilo lente de cámara con características muy similares:una sola lente en el frente y una retina sensible a la imagen en forma de copa en la parte posterior.

La similitud ha hecho que los científicos se pregunten durante décadas cómo tienen los ojos los calamares y sus primos. En una investigación publicada esta semana en BMC Biology , un laboratorio de Harvard se acerca a desentrañar el misterio.

Los investigadores del Centro FAS de Biología de Sistemas descubrieron una red de genes importantes en el desarrollo del ojo del calamar que se sabe que también desempeñan un papel crucial en el desarrollo de las extremidades de los animales, incluidos los vertebrados y los insectos. Los científicos dicen que estos genes han sido reutilizados en calamares para hacer ojos tipo lente de cámara.

Los resultados podrían ayudar a los investigadores a comprender cómo estos genes y las vías celulares en las que se sabe que funcionan funcionan realmente tanto en cefalópodos como en vertebrados. También brindan un ejemplo innovador de cómo diferentes linajes de animales pueden secuestrar hábilmente las herramientas genéticas en su arsenal y adaptarlas para lograr sorprendentes hazañas evolutivas.

"Esto fue bastante impactante porque muy pocas personas piensan que una lente del ojo se parece mucho a una pierna", dijo Kristen Koenig, becaria científica distinguida de John Harvard y autora principal del estudio. "Una de las grandes preguntas en biología es cómo se hacen nuevas [características morfológicas]. La lente de calamar es una novedad para su linaje. Tuvieron que hacer una lente desde cero para poder ver realmente bien. Lo que implica este trabajo es que tienes que tomar las herramientas que tienes y usarlas para nuevos propósitos".

Los científicos del laboratorio de Koenig teorizan que la red de genes que descubrieron en el calamar puede no ser importante para crear órganos específicos, pero pueden estar haciendo algo más genérico que sea útil para ciertas funciones de desarrollo, incluido el desarrollo de extremidades y lentes. Estas otras funciones de desarrollo podrían incluir la expresión génica precisa que coloca los tipos, números y formas correctos de células en el lugar correcto en el momento correcto. Las extremidades y los lentes de los ojos, por ejemplo, comienzan como una hoja plana de células que se modelan en círculos concéntricos, un diseño similar al de una diana, y se desarrolla desde allí hasta sus formas finales.

"Nuestro hallazgo rompe con la idea de que la red evolucionó únicamente para la función de 'crecimiento de extremidades', sino que cumple una función más amplia para cualquier tipo de patrón que requiera este motivo similar a un círculo concéntrico, que incluye extremidades, lentes, crecimiento de dientes y potencialmente otros. aún tenemos que identificar", dijo Kyle J. McCulloch, becario postdoctoral en el laboratorio Koenig y autor principal del estudio.

Los investigadores obtuvieron una mejor idea del papel que juegan estos genes en el desarrollo del ojo del calamar al manipular una vía celular llamada vía de señalización WNT. En las moscas de la fruta, es la vía conocida por activar los genes que conducen al desarrollo de las extremidades.

Los investigadores se preguntaron cómo un grupo de genes importantes para el desarrollo de las piernas creaba el cristalino y qué estaba haciendo la vía de señalización WNT en el desarrollo del cristalino. Ejecutaron el experimento en embriones de calamar y descubrieron que la sobreactivación de esta vía provocaba la pérdida del cristalino. Esto es lo que llevó a los científicos a creer que las diferencias en cómo actúa la señalización WNT en estos genes pueden ser importantes para la forma en que el calamar controla la expresión génica en la extremidad frente al cristalino.

El laboratorio planea seguir estudiando estos genes y comparar su función en el desarrollo del cristalino con su función en el desarrollo de otras características morfológicas.

"En última instancia, este trabajo muestra el poder de estudiar diversos sistemas", dijo Koenig. "Es sorprendente que los genes que hemos estudiado tan bien en otros sistemas modelo como moscas de la fruta y vertebrados, y que pensábamos que entendíamos que su función conjunta era hacer patas, se usen para este órgano totalmente diferente en el calamar. Cambia la forma en que piense en lo que estos genes canónicos hacen en el desarrollo. Al observar la diversidad de la vida, en realidad podríamos entender lo que estos genes están haciendo con mayor precisión".