La investigación, detallada en un artículo que se publica este jueves en la revista 'Current Biology', muestra que las branquias se desarrollan a partir del mismo tejido embrionario en vertebrados con y sin mandíbula, un linaje que se dividió muy temprano en nuestro árbol ancestral.
Los vertebrados con mandíbula --como peces, aves y mamíferos-- constituyen el 99 por ciento de todos los vertebrados vivos, incluidos nosotros. Los vertebrados sin mandíbula incluyen la lamprea parásita y el mixino, pez bruja o hiperotretos, criaturas de tipo anguila que divergieron de la línea ancestral hace más de 400 millones de años.
Trabajos previos en esta área involucraron tener que cortar secciones delgadas de embriones de peces para trazar el crecimiento de órganos. Estas "instantáneas" del desarrollo llevaron a los científicos a creer que las branquias se formaban a partir de diferentes tejidos: el endodermo interno que recubre a los vertebrados sin mandíbula y el ectodermo que hace de piel externa de los vertebrados con mandíbula.
DESARROLLO DE LAS BRANQUIAS ANTES DE LA DIVISIÓN DE VERTEBRADOS CON Y SIN MANDÍBULA
Como resultado, desde mediados del siglo XX se pensó que las antiguas líneas de vertebrados con y sin mandíbula desarrollaron de forma separada las branquias después de su división, un ejemplo de "evolución convergente", donde la naturaleza encuentra la misma solución dos veces (como el uso de la ecolocalización en murciélagos y ballenas, por ejemplo).
Biólogos de la Universidad de Cambridge, en Reino Unido, usaron un etiquetado fluorescente tiñendo las membranas celulares en embriones de una especie de la familia 'rijadae' y los rastrearon a través del proceso de desarrollo dinámico. Su experimento ha demostrado que las branquias de los vertebrados con mandíbula emergen de las mismas células de revestimiento interno que sus parientes sin mandíbula.
Los investigadores dicen que esto es una fuerte evidencia de que las branquias evolucionaron sólo una vez, mucho antes en la historia evolutiva --antes de la divergencia de los sin mandíbula-- y que el antepasado principal de todos los vertebrados era, por consiguiente, una criatura más anatómicamente compleja.
Los hallazgos alegan que la creación de las branquias fue más cercana al cambio de estilo a una vida activa en nuestros antepasados: la evolución de los que se alimentaban de manera pasiva mediante filtros a los nadadores oceánicos que se movían. Los científicos dicen que el desarrollo de las branquias puede haber sido un catalizador o consecuencia de este gigantesco salto fisiológico.
"Estos hallazgos demuestran un solo origen de las branquias que probablemente se corresponde con una etapa clave en la evolución de los vertebrados: cuando algunos de nuestros primeros parientes pasaron de filtrar partículas bombeándolas mediante cuerpos estáticos a nadar activamente a través de los océanos", apunta el investigador principal, Andrew Gillis, del Departamento de Zoología de la Universidad de Cambridge y del Laboratorio Biológico Marino de Woods Hole, en Estados Unidos.
"Las branquias proveyeron a los vertebrados de órganos respiratorios especializados en la cabeza, en lugar de tener que respirar exclusivamente a través de la piel de todo el cuerpo. No podemos decir si estos primeros animales se hicieron más activos y necesitaron desarrollar un nuevo mecanismo respiratorio o si fue el desarrollo de branquias lo que les permitió moverse más rápido", señala este experto.
"Sea por demanda u oportunidad, nuestro trabajo sugiere que la innovación fisiológica de las branquias se produjo al mismo tiempo que la transición del estilo de vida pasiva a activa en algunos de nuestros antepasados ??más tempranos", afirma el investigador principal.
Aunque el linaje de los vertebrados de mandíbula dio lugar a la mayoría de la vida de los vertebrados que existe en la Tierra hoy en día --"evolutivamente hablando, todos somos peces óseos", dice Gillis_, la lamprea y el pez bruja son los restos vivos de un grupo una vez extenso de primitivos vertebrados depredadores sin mandíbula.