Los orígenes antiguos de los sustratos neuronales para caminar por tierra

Área de la Ciencia:

• Biología evolutiva
• La neurociencia
• Biología del desarrollo

Sus antecedentes:

• Caminar es la locomoción principal para los vertebrados terrestres.
• El origen evolutivo de los circuitos neuronales que controlan la marcha sigue sin estar claro.
• Algunos peces muestran comportamientos parecidos a caminar, lo que sugiere orígenes antiguos.

Objetivo del estudio:

• Para investigar la presencia de sustratos neurales caminantes en los vertebrados marinos primitivos.
• Para determinar cuándo aparecieron por primera vez los circuitos neuronales esenciales para el control de las extremidades en la evolución de los vertebrados.

Principales métodos:

• Estudió el patín pequeño (Leucoraja erinacea), una especie cuyo linaje divergió de los tetrápodos hace aproximadamente 420 millones de años.
• Analizó la locomoción de la aleta pélvica del patín para las características de la marcha de tetrápodos como la alternancia izquierda-derecha y la extensión-flexión recíproca.
• Examinó el programa genético dependiente del factor de transcripción Hox conservado para la inervación del músculo de la aleta / extremidad.

Principales resultados:

• El pequeño patín muestra las características centrales de los pasos locomotores de los tetrápodos.
• Una red de genes Hox conservada, crucial para la inervación selectiva de los músculos de las aletas y las extremidades, está presente en los patines.
• Esta red genética es distinta de los circuitos de natación basados en el músculo axial y parece reducida en muchos peces modernos.

Conclusiones:

• Los circuitos neuronales para caminar evolucionaron a partir de una red reguladora genética compartida por los vertebrados con apéndices emparejados.
• Estos hallazgos indican que la arquitectura neural fundamental para caminar es anterior a la transición a la tierra.