Científicos describen el desarrollo de la visión nocturna en los mamíferos

Los primeros mamíferos evolucionaron en una explosión durante el periodo Jurásico, adaptando un estilo de vida nocturno cuando los dinosaurios eran los depredadores diurnos dominantes, pero ha sido un misterio cómo estos primeros mamíferos desarrollaron la visión nocturna para encontrar comida y sobrevivir.

Un estudio publicado este lunes en 'Developmental Cell' sugiere que los bastones en el ojo de un mamífero, extremadamente sensibles a la luz, se generaron a partir de células cono detectoras de color durante este tiempo para dar una ventaja mamíferos en condiciones de poca luz.


Los conos están especializados para ciertas longitudes de onda de la luz para ayudar a los animales a detectar el color, mientras que las varilas pueden identificar incluso un solo fotón y están especializadas para ver en la penumbra. "La mayoría de los mamíferos tienen retinas dominadas por bastones, pero si nos fijamos en los peces, las ranas o los pájaros, la gran mayoría están dominados por conos, así que la pregunta evolutiva ha sido siempre '¿qué pasó", relata Anand Swaroop, biólogo de la retina en el Instituto Nacional del Ojo, parte de los Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos.

"Hemos estado trabajando durante mucho tiempo para entender los mecanismos fundamentales detrás del desarrollo de los bastones y los conos", añade. El trabajo previo realizado por Swaroop y sus colegas mostró que un factor de transcripción llamado NRL lleva las células en la retina a madurar en bastones mediante la supresión de genes implicados en el desarrollo del cono. "Empezamos a preguntarnos si, de alguna manera, los conos de longitud de onda corta se convirtieron en bastones durante la evolución", dice Swaroop.

Para investigar el origen de los bastones en los mamíferos, Swaroop y su equipo examinaron las células de conos y bastones tomadas de ratones en diferentes etapas de desarrollo. Los detalles del desarrollo embrionario de un organismo a menudo revelan rasgos realizados por sus antepasados ??evolutivos; por ejemplo, cómo los embriones humanos desarrollan inicialmente hendiduras como branquiales y una cola.

Los investigadores vieron que en las primeras etapas, dos días después de nacer los ratones, las células que desarrollan los bastones expresaron genes normalmente vistos en los conos maduros de onda corta (que otros animales utilizan para detectar la luz ultravioleta). Cuando los científicos examinaron la epigenética de los bastones purificados de ratones, vieron que estos aspectos se volvieron reprimidos por metilaciones de histonas y ADN más adelante en el desarrollo, diez días después de que los ratones nacieron.

HALLAN UN SISTEMA DE REGULACIÓN IMPLICADO

En el pez cebra, que es diurno y está dominado por conos, otra serie de experimentos demostró que las células de tipo bastón no se asemejaban a los conos en absoluto. Para investigar cuándo pudieron originarse los elementos de los mamíferos que cambian los bastones en conos, los científicos revisaron las secuencias genómicas de una variedad de animales vertebrados.

El equipo descubrió que los genes responsables de la regulación de la NRL se volvieron más refinados en los mamíferos placentarios a medida que la retina moderna evolucionó y se perdieron en varios grupos de animales no mamíferos. El origen de este sistema de regulación parecía coincidir con la evolución de nocturnidad en los primeros mamíferos.

Los autores llegaron a la conclusión de que en los mamíferos, el factor de transcripción NRL se restringió a los fotorreceptores en el ojo, forzando a las células a cambiar de de conos a bastones y dando a los primeros mamíferos la ventaja que necesitaban para asumir un estilo de vida activo durante la noche. Los seres humanos dependen más de los conos porque sus antepasados ??más tarde evolucionaron para aprovechar las horas de luz.

"Estos fotorreceptores de los bastones conservan la huella molecular de los conos de longitud de onda corta --detalla Swaroop--. Hemos proporcionado pruebas de que mediante la adquisición de los elementos reguladores de la NRL para cambiar los conos de longitud de onda corta en bastones los primeros mamíferos pasan de un tipo de célula de captura de luz UV --que no es necesaria durante la noche-- a algo que es extremadamente sensible a la luz".