Reutilización de un programa de regulación del gen branquial para la evolución del oído externo

Área de la Ciencia:

• Biología del desarrollo evolutivo
• Genómica comparada
• Evolución de los mamíferos

Sus antecedentes:

• El origen evolutivo del oído externo de los mamíferos es poco conocido debido a la falta de evidencia fósil de sus estructuras cartilaginosas.
• Investigaciones anteriores han iluminado la evolución del oído medio a partir de la mandíbula de los peces, pero el desarrollo del oído externo sigue siendo enigmático.

Objetivo del estudio:

• Investigar los orígenes evolutivos del oído externo de los mamíferos, específicamente si surgió de novo o a través de la reutilización de programas de desarrollo ancestrales.
• Identificar mecanismos genéticos y regulatorios compartidos entre el desarrollo del oído externo y otras estructuras de vertebrados.

Principales métodos:

• Análisis multiómico comparativo de un solo núcleo de oreja externa humana y branquias de pez cebra.
• Identificación y validación funcional de patrones de expresión génica conservados y potenciadores utilizando enfoques transgénicos.
• Multiomía unicelular de branquias de libro de cangrejo herradura para explorar programas de desarrollo de branquias de invertebrados.

Principales resultados:

• Se identificaron la expresión génica conservada y los elementos reguladores entre el oído externo humano y las branquias del pez cebra.
• Los experimentos transgénicos demostraron una actividad potenciadora conservada entre el oído externo humano y las branquias de los peces, y viceversa.
• Se encontró un programa de desarrollo compartido mediado por homeobox distal (DLX) en branquias de vertebrados y branquias de cangrejo de herradura.

Conclusiones:

• El oído externo de los mamíferos probablemente evolucionó a través de la cooptación de programas de regulación génica utilizados originalmente para el desarrollo de las branquias en los vertebrados ancestrales.
• Los elementos de un antiguo programa de desarrollo de branquias de invertebrados fueron reutilizados secuencialmente para formar branquias de vertebrados y posteriormente la oreja externa de mamíferos.