Reprodueixen canvis evolutius manipulant el desenvolupament embrionari del ratolí

Un equip d’investigadors de la Universitat de Hèlsinki i de la Universitat Autònoma de Barcelona ha aconseguit, per primer cop, reproduir experimentalment, amb ratolins, canvis morfològics que s’han produït al llarg de milions d’anys d’evolució. Mitjançant modificacions petites i graduals del desenvolupament embrionari de dents de ratolí, induïdes al laboratori, els investigadors han obtingut dents que són, morfològicament, molt semblants a les observades en el registre fòssil d’espècies de rosegadors separades del ratolí per milions d’anys.
 
Per modificar el desenvolupament de les dents, l’equip de l’Institut de Biotecnologia de la Universitat de Hèlsinki ha treballat amb cultius de dents embrionàries de ratolí que no codificaven per la proteïna ectodysplasin A (EDA), que regula la formació d’estructures i la diferenciació dels òrgans en l’embrió al llarg del seu desenvolupament. Les dents obtingudes a partir dels cultius que presenten aquesta mutació es desenvolupen cap a formes molt bàsiques, amb una corona dental molt uniforme.  Els científics han afegit gradualment diferents quantitats de la proteïna EDA a les cèl·lules embrionàries i han deixat que es desenvolupessin.
 
Els investigadors han observat la formació de dents amb diferents graus de complexitat en la seva corona. Els canvis més primitius observats en la forma de les dents coincideixen amb els que van tenir lloc evolutivament en animals del Triàsic, fa uns dos-cents milions d’anys. I els patrons posteriors de desenvolupament observats coincideixen amb els de diferents estadis d’evolució d’espècies de rosegadors ja extingides del Paleocè, fa uns 60 milions d’anys. Els investigadors han aconseguit, d’aquesta manera, reproduir experimentalment les transicions que s’observen en el registre fòssil de les dents de mamífers.
 
L’equip de científics ha pogut contrastar la forma d’aquestes dents amb les prediccions d’un model matemàtic per ordinador, desenvolupat per l’investigador de la UAB i de la Universitat de Hèlsinki Isaac Salazar-Ciudad, que reprodueix com la dent canvia d’un grup de cèl·lules totes iguals a una estructura complexa en tres dimensions, amb la forma completa d’un queixal, calculant la posició a l’espai de cada cèl·lula. El model és capaç de predir com canvia la morfologia de la dent quan es modifica un gen, i ha proporcionat, per tant, una explicació dels mecanismes pels quals tenen lloc aquests canvis específics en la forma de les dents al llarg de l’evolució.
 
“L’evolució s’ha explicat per la competència entre individus adaptats de manera diferent al medi” afirma Isaac Salazar-Ciudad, “però no sabem perquè i de quina manera els individus es diferencien morfològicament. La recerca ajuda a entendre l’evolució com un joc, en cada generació, entre les possibles variacions de la forma i la selecció natural”.
 
A més de la Universitat de Hèlsinki (Finlàndia) i de la Universitat Autònoma de Barcelona, també han participat en la recerca la Universitat de Califòrnia a San Francisco (EUA), l’Acadèmia Xinesa de les Ciències a Beijing (Xina), la Monash University a Victoria (Austràlia) i el Museu Victoria de Melbourne (Austràlia). La investigació es publica avui a la revista Nature.