Desde los pequeños osicones de una jirafa hasta las gigantescas astas de un alce macho, que pueden crecer hasta el ancho de un automóvil, el tocado de los mamíferos con pezuñas rumiantes es extremadamente diverso, y una nueva investigación sugiere que, a pesar de las diferencias físicas, los aspectos fundamentales de estos huesos las adaptaciones probablemente evolucionaron a partir de un ancestro común.
Este hallazgo se publica hoy en la revista Communications Biology. por investigadores del Museo Americano de Historia Natural y Baruch College y el Centro de Graduados CUNY.
"Los cuernos y las astas son estructuras increíblemente diversas, y los científicos han debatido durante mucho tiempo sus orígenes evolutivos", dijo Zachary Calamari, profesor asistente en Baruch College y el Centro de Graduados CUNY e investigador asociado en el Museo. "Esta investigación genómica no sólo nos acerca a resolver un misterio evolutivo, sino que también nos ayuda a comprender mejor cómo se forma el hueso en todos los mamíferos".
Hay alrededor de 170 especies de mamíferos ungulados rumiantes modernos con tocados, y muchas más en el registro fósil. Los tocados que vemos hoy en día son de cuatro tipos (astas, cuernos, osicones y berrendos) y se utilizan de diversas formas, incluso para la defensa, el reconocimiento de otros miembros de la especie y el apareamiento. Hasta hace poco, los científicos no estaban seguros de si estos distintos tocados óseos evolucionaron de forma independiente en cada grupo de rumiantes o a partir de un ancestro común compartido.
Como doctorado en biología comparada. Calamari, estudiante de la Escuela de Graduados Richard Gilder del Museo, comenzó a investigar esta cuestión utilizando análisis de formas 3D genómicos y por computadora. En colaboración con John Flynn, curador de mamíferos fósiles del Museo Frick, Calamari se centró en la secuenciación de transcriptomas, los genes expresados en un tejido en un momento específico, para artículos de sombrerería.
Su investigación respalda la idea de que todas las formas de tocados de los rumiantes evolucionaron a partir de un ancestro común como crecimientos óseos pareados de la "frente" de los animales, el área cercana a los huesos frontales del cráneo.
"Nuestros resultados proporcionan más evidencia de que los cuernos se forman a partir de la cresta neural craneal, una capa de células embrionarias que forma la cara, en lugar de las células que forman los huesos a los lados y la parte posterior de la cabeza", dijo Flynn. "Es sorprendente que estas sean las mismas células que forman las astas. Y los patrones distintivos de expresión genética en los cuernos de ganado y ciervos, en relación con otros 'controles' de tejido óseo y cutáneo, proporcionan evidencia convincente del origen compartido de aspectos fundamentales de estos estructuras óseas espectaculares en un ancestro antiguo."
Al comparar su transcriptoma de cuerno de ganado recién secuenciado con los transcriptomas de asta de ciervo y piel de cerdo, Calamari y Flynn confirmaron por primera vez con transcriptomas que las diferencias específicas de cada familia en el uso de la cabeza probablemente evolucionaron como elaboraciones de una estructura ósea general heredada de un ancestro común. P>
"Además de los patrones de expresión genética que respaldan un origen único de los cuernos y las astas, nuestros resultados también muestran que la regulación de los patrones de expresión genética en estas estructuras puede diferir de la de otros huesos", dijo Calamari.
"Estos resultados nos ayudan a comprender la historia evolutiva de los cuernos y las astas y podrían sugerir que las diferencias en otros apéndices craneales de rumiantes, como los osicones y los berrendos, también son elaboraciones de un apéndice craneal ancestral compartido".
Más información: Zachary T. Calamari et al, La expresión genética respalda un origen único de cuernos y astas en mamíferos ungulados, Biología de las comunicaciones (2024). DOI:10.1038/s42003-024-06134-4
Información de la revista: Biología de las Comunicaciones
Proporcionado por el Museo Americano de Historia Natural
