¿Cuál es la cabeza de una estrella de mar? La ciencia responde: toda ella

«Es como si a la estrella de mar le faltara por completo un tronco, y se describe mejor como simplemente una cabeza arrastrándose por el fondo marino», explica Laurent Formery, autor principal del nuevo estudio, quien trabajó junto con el biólogo marino y del desarrollo Christopher Lowe de la Universidad de Stanford y Daniel Rokhsar de la UC Berkeley, un experto en la evolución molecular de las especies animales. «No es en absoluto lo que los científicos han supuesto sobre estos animales», señala Formery.

Casi todos los animales, incluidos los humanos, son bilateralmente simétricos: es decir, pueden dividirse en dos mitades reflejadas a lo largo de un único eje que se extiende desde la cabeza hasta la cola. En 1995, el Premio Nobel de Fisiología o Medicina fue otorgado a tres científicos que habían utilizado moscas de la fruta para demostrar que la estructura corporal bilateral, de cabeza a cola, observada en la mayoría de los animales, surge de la acción de una serie de interruptores moleculares, codificados por genes, expresado en regiones definidas de la cabeza y el tronco.

Desde entonces, los investigadores han confirmado que esta misma programación genética es compartida por la gran mayoría de especies animales, incluidos vertebrados como los humanos y los peces, y en muchos invertebrados como insectos y gusanos.

Pero el plan corporal de las estrellas de mar ha confundido durante mucho tiempo la comprensión de los científicos sobre la evolución animal. En lugar de mostrar simetría bilateral, las estrellas de mar adultas (y los equinodermos relacionados, como los erizos de mar y los pepinos de mar) tienen un eje de simetría quíntuple sin una cabeza o una cola claras. Y nadie ha podido determinar cómo la programación genética impulsa esta inusual simetría quíntuple.

Algunos científicos han propuesto que en las estrellas de mar, el eje de la cabeza a la cola podría extenderse desde la espalda blindada del animal hasta su vientre, que está cubierto por los llamados pies tubulares. Otros han sugerido que cada uno de los cinco brazos de la estrella de mar corresponde a una copia de un eje convencional de cabeza a cola. Sin embargo, confirmar estos extremos ha sido complicado, pues los métodos para detectar la expresión génica habían sido desarrollados para un pequeño número de organismos modelo, como ratones y moscas.

La respuesta se llegó con una innovadora técnica para secuenciar cantidades masivas de material genético utilizando chips del tamaño de un sello postal repletos de millones de reactores químicos individuales, cada uno preparado para leer simultáneamente largos tramos de ADN capturados en su interior.

Los investigadores descubrieron que ninguna de las hipótesis destacadas sobre la estructura del plan corporal de las estrellas de mar era correcta. En cambio, vieron que la expresión genética correspondiente al cerebro anterior en humanos y otros animales bilateralmente simétricos estaba ubicada a lo largo de la línea media de los brazos de las estrellas de mar, con la expresión genética correspondiente a la del cerebro medio humano hacia los bordes exteriores de los brazos. Mientras que los genes que marcan diferentes subregiones de la cabeza en humanos y otros bilaterales se expresaron en la estrella de mar, sólo uno de los genes típicamente asociados con el tronco en los animales se expresó, en los bordes mismos de los brazos de las estrellas de mar.

«Estos resultados sugieren que los equinodermos, y las estrellas de mar en particular, tienen el ejemplo más dramático de desacoplamiento de las regiones de la cabeza y el tronco que conocemos hoy», afirma Formery, agregando que algunos ancestros de estrellas de mar de aspecto extraño conservados en el registro fósil parece haber tenido un tronco. «Simplemente abre un montón de nuevas preguntas que ahora podemos comenzar a explorar».

Las preguntas que el equipo espera abordar a continuación tienen que ver con si el patrón genético observado en las estrellas de mar también aparece en los erizos y pepinos de mar. Por su parte, Formery también quiere investigar qué puede enseñarnos la estrella de mar sobre la evolución del sistema nervioso, algo que, según él, nadie comprende del todo en los equinodermos.

«Ciertamente es más difícil trabajar en organismos que se estudian con menos frecuencia», dijo Rokhsar. «Pero si aprovechamos la oportunidad para explorar animales inusuales que operan de maneras inusuales, eso significa que estamos ampliando nuestra perspectiva de la biología, lo que eventualmente nos ayudará a resolver problemas tanto ecológicos como biomédicos».