MADRID, 12 Abr. (EUROPA PRESS) -
Una regla de desarrollo sencilla, la "cascada de patrones", explica la variabilidad masiva en la configuración de la corona molar en los últimos 15 millones de años de evolución de simios y humanos.
En todo el mundo de los mamíferos, los dientes se presentan en todo tipo de formas y tamaños, tras un proceso de millones de años de ajuste evolutivo para producir dientes que pueden descomponer eficazmente los alimentos en la dieta de un animal.
Como resultado, los mamíferos que están estrechamente relacionados y tienen un menú similar tienden a poseer dientes que se ven bastante similares. Sin embargo, una nueva investigación sugiere que estas similitudes solo pueden ser "superficiales".
Los dientes en la parte posterior de la boca, los molares, tienen una serie de protuberancias, crestas y surcos en la superficie de masticación, un complejo paisaje dental que es el producto de la disposición espacial de las cúspides, que son proyecciones superficiales cónicas que aplastan los alimentos antes de tragarlos. Cuántas cúspides hay, cómo están posicionadas y qué tamaño y forma tienen determinan de manera conjunta la forma o configuración general de nuestro molar.
En el transcurso de la evolución de los homínidos (humanos modernos y sus antepasados fósiles), los molares han cambiado notablemente en su configuración, con algunos grupos desarrollando cúspides más grandes y otros molares en evolución con una batería de cúspides adicionales más pequeñas.
La elaboración de estos cambios ha arrojado poderosos conocimientos sobre nuestra comprensión de la historia moderna de la población humana. Incluso, nos ha permitido identificar nuevas especies de homínidos fósiles, a veces solo restos dentales fragmentarios, y reconstruir qué especies están más estrechamente relacionadas con quién.
Sin embargo, se desconoce exactamente cómo algunas poblaciones de humanos modernos, y algunas especies de homínidos fósiles, desarrollaron molares complejos con muchas cúspides de diferentes tamaños, mientras que otros evolucionaron hacia configuraciones molares más simplificadas.
En un estudio publicado esta semana en 'Science Advances', un equipo internacional de científicos del Instituto de Orígenes Humanos de la Universidad Estatal de Arizona y la Escuela de Evolución Humana y Cambio Social, en Estados Unidos; la Universidad de Nueva York, en Canadá; la Universidad de Kent, en Reino Unido, y el Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva, en Alemania, encontraron una regla de desarrollo simple y directa, la "cascada de patrones", que es lo suficientemente potente como para explicar la variabilidad masiva en la configuración de la corona molar en los últimos 15 millones de años de evolución de simios y humanos.
"En lugar de invocar escenarios grandes y complicados para explicar los mayores cambios en la evolución molar durante el curso de los orígenes homínidos, encontramos que ajustes simples y alteraciones a esta regla de desarrollo único pueden explicar la mayoría de esos cambios", dice en un comunicado la autora principal del estudio, Alejandra Ortiz, investigadora postdoctoral en el Instituto de Origen Humano de la Universidad Estatal de Arizona, en Estados Unidos.
LA FORMACIÓN DE LA CÚSPIDE MOLAR COMIENZA EN LA ETAPA EMBRIONARIA
En la última década, la comprensión de los investigadores sobre el desarrollo de la cúspide molar se ha multiplicado por cien. Ahora, saben que la formación de estas cúspides se rige por un proceso molecular que comienza en una etapa embrionaria temprana. En base al trabajo experimental en ratones, el modelo de cascada de patrones predice que la configuración molar está determinada principalmente por la distribución espacial y temporal de un conjunto de células de señalización.
Los grupos de células de señalización (y sus cúspides resultantes) que se desarrollan más temprano influyen fuertemente en la expresión de las cúspides que se desarrollan más tarde. Este efecto de cascada puede resultar en favorecer un aumento en el tamaño y la cantidad de cúspides adicionales o limitar su desarrollo para producir cúspides más pequeñas y menos numerosas. No se sabe si este tipo de fenómeno de desarrollo simple podría explicar la gran variedad de configuraciones molares presentes en simios y ancestros humanos.
Utilizando la última tecnología en tomografía micro computarizada y tecnología de imagen digital aplicada a cientos de molares recientes y fósiles, Ortiz y sus colegas crearon mapas virtuales del paisaje dental de los dientes en desarrollo para trazar la ubicación precisa de las células de señalización embrionarias de las cuales se desarrollan las cúspides molares. Para gran sorpresa del equipo de investigación, las predicciones del modelo se mantuvieron, no solo para los humanos modernos, sino para más de 17 especies de simios y homínidos diseminadas a través de millones de años de mayor evolución y diversificación de primates.
"No solo funciona el modelo para explicar las diferencias en el diseño molar básico, sino que también es lo suficientemente potente como para predecir con precisión el rango de variantes en tamaño, forma y la presencia de cúspides adicionales, desde las más sutiles hasta las más extremas, para la mayoría de los monos, fósiles de homínidos y humanos modernos", dice Ortiz.
Estos resultados se ajustan a un creciente cuerpo de trabajo dentro de la biología evolutiva del desarrollo sobre que las reglas de desarrollo sencillas y directas son responsables de la generación de la gran cantidad de características dentales que se encuentran en los dientes de mamíferos.
"El resultado más emocionante fue lo bien que encajan nuestros resultados con una visión emergente de que la evolución de la anatomía compleja procede mediante ajustes pequeños y sutiles en el conjunto de herramientas de desarrollo subyacente en lugar de grandes saltos", dice el coautor del estudio Gary Schwartz, paleoantropólogo del Instituto de Orígenes Humanos de la Universidad del Estado de Arizona.
Este nuevo estudio coincide con la opinión de que las alteraciones simples y sutiles en la forma en que los genes codifican las características complejas pueden dar lugar a la amplia gama de configuraciones dentales distintas que vemos a través de los homínidos y nuestros primos simios. Forma parte de un cambio en nuestra comprensión de cómo la selección natural puede generar rápida y fácilmente nueva anatomía adecuada para una función particular.
"Que toda esta información precisa y detallada está contenida en los dientes --continúa Schwartz-- incluso los dientes de nuestros parientes fósiles extintos desde hace mucho tiempo, es simplemente notable". "Nuestra investigación, demostrando que una sola regla de desarrollo puede explicar la variación incontable que observamos a través de los mamíferos, también significa que debemos tener cuidado al inferir relaciones de especies extintas basadas en formas compartidas", añade Shara Bailey, coautora y paleoantropóloga de la Universidad de Nueva York. "Se está volviendo más claro que las similitudes en la forma de los dientes no necesariamente indican un ancestro recientemente compartido", concluye Bailey.
