El desarrollo de los dedos y los genitales depende de los mismos genes

Uno de los descubrimientos más importantes y sorprendentes de la biología en las pasadas décadas fue precisamente comprobar que a pesar de la diversidad de formas de los animales hay unas leyes generales comunes a la decena larga de millones de especies existentes sobre la Tierra.

Estas leyes determinan la precisa localización de cada célula del organismo en el lugar correcto. Y más sorprendente aún, esas leyes las imponen unos pocos genes, denominados arquitectos. Estos genes, denominados Hox, establecen territorios invisibles que las células son capaces de detectar y que no suelen traspasar en el desarrollo normal de un organismo.

Esta fascinante historia del desarrollo embrionario de los animales pluricelulares ha dado un paso más, con un trabajo que esta semana publica la revista Science , que comprueba que el desarrollo de los dedos y los genitales está regulado por un mismo fragmento de ADN y que probablemente una de estas estructuras deriva de la otra.

Ciertos genes Hox tienen la capacidad de organizar el plan de construcción del cuerpo a diferentes escalas: una vez que se ha establecido el eje anteroposterior (de la cabeza a la cola), el primer paso en la construcción de un organismo en 3-D, los mismos genes son reclutados de nuevo para el desarrollo de los dedos y de los genitales externos. "Queríamos determinar cómo se logra esa regulación de genes Hox idénticos cuando se expresan en contextos diferentes", explica Nicolas Lonfat, estudiante de doctorado y autor del trabajo.

Durante el desarrollo de los mamíferos, el crecimiento y la organización de los dedos esta dirigida por la activación temprana de los genes Hox en regiones muy concretas del embrión. Los genes hox están regulados a su vez por un fragmento de ADN adyacente.

El estudio publicado en Science, dirigido por Denis Duboule, profesor de la Universidad de Ginebra (UNIGE) y del Instituto Federal de Tecnología de Lausana (EPFL), Suiza, revela que esta misma secuencia reguladora también controla a los genes arquitecto que se ponen en marcha durante el desarrollo de los genitales externos. El hallazgo indica la existencia de una estructura reguladora ancestral única para ambas estructuras, que se convirtió en un mecanismo de control específico de los dedos o los genitales mediante pequeñas modificaciones del proceso general.

Estos mecanismos de regulación ancestrales conducen a la formación del pene, el clítoris o los dedos dependiendo de pequeñas diferencias en el uso de las secuencias reguladoras de ADN, explica Duboule. Sus resultados ilustran la simplicidad de los mecanismos evolutivos, que favorece que se vuelva a utilizar repetidamente algo que funciona bien.

El hecho de que los mismos genes y reglas sirva para construir esas dos estructuras tan diferentes puede explicar por qué algunos síndromes genéticos en humanos se asocian con malformaciones tanto en el pene, como hipospadias (en las que la abertura de la uretra no está al final del pene), como en las manos y los pies, (dedos adicicionales, polidactilia, o muy cortos, braquidactlia).

Estos resultados sugieren que una de estas estructuras evolucionó gracias a la existencia de la otra. "Sin embargo, es difícil determinar qué apareció primero, ya que tanto los dedos como los genitales tenían probablemente un gran valor adaptativo en el momento de la transición desde el medio acuático al terrestre", comenta Nicolas Lonfat. Los dedos eran esenciales para la locomoción en tierra, y los genitales externos para llevar a cabo de forma eficiente la fertilización interna con eficacia fuera del agua.