¿Por qué las manos tienen cinco dedos y no siete?

Las manos humanas tienen un aspecto muy diferente a las pequeñas manos de un murciélago o a las grandes aletas de una ballena. Sin embargo, como Charles Darwin demostró con los picos de los pinzones, tanto los picos como los miembros son distintos hoy en día, pero comparten un mismo origen. Esto es resultado de la llamada evolución divergente, un proceso por el cual una misma estructura biológica se modifica en varias especies a medida que los organismos se adaptan a nuevos entornos. Este es el motivo por el cual los primates, las ballenas y los murciélagos comparten un miembro pentadáctilo, también conocido como quiridio, aunque tengan un aspecto tan diferente.

Aunque esto es evidente, los científicos aún tienen mucho que aprender para entender cómo evolucionaron estos miembros, o qué genes evitan que los humanos tengan manos con siete dedos como los ratones, por ejemplo. En este sentido, una investigación publicada este miércoles en «Nature» ha descubierto dos genes que pueden ayudar a cerrar esta brecha, ya que regulan la formación de la mano y el desarrollo de las aletas de las rayas. Estos genes se llaman hoxa13 y hoxd13.

«Este resultado es muy interesante, porque establece un claro vínculo molecular entre las aletas de las rayas y los dedos», explicó en un comunicado Yacine Kherdjemil, el primer autor del estudio y científico en el Instituto de Investigaciones Clínicas de Montreal (IRCM).

Esto es realmente fascinante, ya que los fósiles encontrados hasta ahora muestran que los ancestros de las criaturas actuales eran polidáctilos, con siete falanges, y no pentadáctilos. ¿Podrían ser hoxa13 y hoxd13 la clave para entender cómo ocurrió ese cambio?

«Trasplante» de genes de peces a ratones

Estos genes captaron la atención de Maria Kmita, otra de las investigadoras de este estudio: «Durante el desarrollo embrionario, tanto en humanos como en ratones, los genes hoxa11 y hoxd13 se activan en diferentes zonas del miembro en crecimiento. Sin embargo, en peces como las rayas, se activan simultáneamente en varios lugares comunes».

Para investigar si esta diferencia era significativa, los científicos replicaron la regulación del gen hoxa11 de los peces y la implantaron en ratones. El resultado fue el nacimiento de ratones con siete dedos.

Según explicó Kmita, esto sugiere que el cambio de siete a cinco dedos que ocurrió en el pasado no se debió a la aparición de nuevos genes, sino a una modificación en la regulación de genes ya existentes.

Este hallazgo ayuda a comprender mejor la evolución de los miembros de los vertebrados. Además, refuerza la idea de que muchas malformaciones en bebés no se deben solo a mutaciones en genes, sino a cambios en las secuencias reguladoras. «Actualmente, la tecnología no permite identificar este tipo de mutaciones (en secuencias reguladoras) directamente en pacientes, de ahí la importancia de realizar investigación básica (sin aplicación práctica a corto plazo) en modelos animales», opinó Marie Kmita.

Genes Hox

En la naturaleza, efectos tan drásticos como pasar de cinco a siete dedos no son tan inusuales. Pequeñas modificaciones en los genes estructurales o genes hox pueden provocar grandes cambios durante el desarrollo embrionario y en el llamado plan corporal («bauplan», en alemán). Si estos genes fueran responsables de construir un edificio, serían los encargados de decidir la disposición básica de las habitaciones o los pisos. Por eso, pequeñas alteraciones en ellos pueden causar importantes cambios en la estructura resultante.