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Nuevos exámenes de esqueletos y embriones de animales han revelado cómo los mamíferos desarrollaron narices sobresalientes y flexibles, evolucionadas de las unidas a las mandíbulas en los reptiles.
Este estudio contribuye a descubrir el origen del fuerte sentido del olfato de los mamíferos y crea el potencial de nuevos modelos animales, como pollos o ranas, que a menudo se utilizan en experimentos de laboratorio para investigar trastornos del desarrollo facial como el paladar hendido.
La comprensión científica tradicional de la evolución facial es que las mandíbulas de los mamíferos y los reptiles se desarrollan casi de la misma manera. Aunque los mamíferos tienen una nariz única, se desconoce la evolución de esta estructura.
«Los fósiles existentes de animales de cuatro patas, tanto antepasados reptiles como mamíferos, tienen el mismo número de huesos de la mandíbula superior. Es muy fácil pensar que los huesos son iguales, pero ahora podemos estudiar embriones y rastrear el desarrollo celular para estudiar estos huesos, con mucho mayor detalle«, explicó en un comunicado el investigador postdoctoral Hiroki Higashiyama, quien estudia el desarrollo evolutivo en la Facultad de Medicina de la Universidad de Tokio.
La investigación, publicada recientemente en Proceedings of the National Academy of Sciences, es la primera en examinar la evolución de la estructura facial utilizando estudios celulares que comparan múltiples embriones de múltiples especies.
Higashiyama y sus colegas en el laboratorio del profesor Hiroki Kurihara diseñaron experimentos para rastrear el desarrollo facial en embriones de diferentes especies, incluidas aves (pollos), reptiles (geckos) y mamíferos (ratones).
Se centraron en un grupo de células conocidas como prominencias faciales en embriones que producen las estructuras físicas de la cara. Los investigadores tiñeron las células para rastrearlas a medida que se movían y crecían. Un grupo de células llamado prominencia frontonasal forma la punta de la mandíbula en los reptiles, pero se convierte en la nariz que sobresale en los mamíferos. Las puntas de las mandíbulas de los mamíferos se forman a partir de un grupo separado de células llamado prominencia maxilar.
Usando esta nueva perspectiva de sus experimentos celulares, los investigadores luego examinaron especímenes fósiles.
A medida que los ancestros de las especies acumulaban más diferencias físicas y genéticas, el hueso en la punta de la mandíbula superior de los reptiles, el premaxilar, se hizo más pequeño y migró hacia arriba y el hueso que estaba detrás, el septomaxila, se hizo más grande y avanzó para convertirse en mamíferos. punta de la mandíbula. Los investigadores dicen que los huesos faciales de los mamíferos que ponen huevos, como el ornitorrinco y el equidna australianos, proporcionan ejemplos vivos adicionales de estructuras óseas de transición desde el modelo de reptil evolutivamente más antiguo hasta la estructura de mamífero de evolución más reciente.
Esta separación de la nariz y la mandíbula les da a los mamíferos su habilidad única de «olfatear», usando los músculos para ensanchar las fosas nasales e inhalar profundamente los olores del ambiente.
«Este hallazgo es una innovación clave en la evolución de nuestra nariz móvil y la de otros mamíferos, que contribuye al sentido del olfato altamente sensible de los mamíferos», dijo Higashiyama.
El olfato pudo ayudar a desarrollar cerebros más grandes
Distinguir y reconocer tantos olores también puede haber ayudado a los mamíferos a desarrollar cerebros más grandes y complejos que las especies ancestrales anteriores.
La investigación reciente ha proporcionado evidencia física del cambio evolutivo en la disposición de la premaxila y la septomaxila, pero se necesitarán estudios separados para identificar las causas genéticas.
«Ahora conocemos la composición de las prominencias faciales y el desarrollo embrionario en varias especies, por lo que podemos comparar los trastornos del desarrollo facial en pollos o ranas con los humanos. Por ahora, hemos mejorado principalmente el conocimiento de los libros de texto, pero en el futuro, estos modelos animales serán una aplicación práctica de nuestros estudios», dijo Higashiyama.
Los ratones son actualmente el único modelo animal que estudia el labio leporino y el paladar hendido. Los ratones son costosos de mantener y más lentos de desarrollar, por lo que modelos animales adicionales de trastornos del desarrollo facial podrían convertirse en una valiosa herramienta de investigación.
noviembre 02/2021 (Europa Press) – Tomado de la Selección Temática sobre Medicina de Prensa Latina. Copyright 2019. Agencia Informativa Latinoamericana Prensa Latina S.A.
Referencia:
Higashiyama H., Koyabu D. ,Hirasawa T., Werneburg I., Kuratani S., Kurihara H.: Mammalian face as an evolutionary novelty. PNAS November 2, 2021 118 (44) e2111876118; https://doi.org/10.1073/pnas.2111876118
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