Desvelat un enigma del món animal: les estrelles de mar tenen cap però no tronc

Les estrelles de mar són una anomalia en el regne animal, perquè el seu cos no segueix el patró bilateral de la immensa majoria de vertebrats: no tenen ni cap ni cua, només 5 o més braços simètrics.

Aquesta anomalia ha estat un enigma durant dècades i fins i tot segles, i tot de teories han intentat resoldre-la sense èxit fins ara, però una recerca acabada de publicar pot tenir la solució.

L'ha liderada Laurent Formery, de la Universitat Stanford de Califòrnia, als EUA, que en un fil a Twitter/X ha explicat que van fer servir exemplars de Patiria Miniata, una espècie d'estrella de mar de la costa americana del Pacífic.

Un mapa complet de l'expressió dels gens

Segons Formery, van analitzar com els gens que donen forma al cap i al cos s'expressaven durant el creixement de les estrelles, i van fer-ho amb tecnologies genòmiques i moleculars d'última generació:

"Hem utilitzat una combinació de tomografia d'ARN i hibridacions in situ per posar a prova les hipòtesi anteriors i aconseguir un mapa complet de l'expressió dels gens al cos de cinc braços de Patiria Miniata."

We used a combination of spatial transcriptomics (RNA tomography) and HCR in situ hybridizations to test previous hypotheses and get a comprehensive high resolution map of gene expression in the pentaradial body plan of Patiria. pic.twitter.com/G0poCtMtlR

— Laurent Formery (@FormeryLaurent) November 1, 2023

No tenen tronc, només cap

Formery afirma que els resultats descarten totes "les hipòtesis clàssiques" i que, en canvi, han descobert que als braços s'hi expressen gens que en els animals bilaterals donen forma al cap, però no els del tronc.

Per tant, conclou que les estrelles de mar no és que no tinguin cap, sinó que es pot dir que és com si tinguessin un cap dividit en 5 o més parts, i no tinguessin tronc.

La recerca l'ha publicada aquest dimecres la revista Nature, i en les conclusions s'hi destaca aquesta peculiaritat:

"Sorprenentment no hi ha cap zona ectodèrmica a l'estrella de mar que expressi el característic programa de patró genètic del tronc bilateral."

Tallades a llesques fines i reconstruïdes informàticament

En l'article, que està accessible en obert a la versió preprint a la web Biorxiv, s'hi detalla com van fer la recerca: van aprofitar que quan talles aquests animals a trossos, cada fragment es regenera fins a un animal sencer.

Així, van tallar els braços de l'estrella en llesques fines en diverses direccions, amb la tomografia d'ARN van veure quins gens s'expressaven en cada llesca i van reconstruir l'animal en un model informàtic.

Així van aconseguir un mapa en 3D de l'expressió dels gens, i una altra innovació recent, la reacció en cadena d'hibridació in situ, els va permetre veure com s'expressaven els patrons corporals.

"Resposta molt més complicada del que esperàvem"

Formery també ha explicat la recerca a la web de la Universitat de Stanford, on ha expressat la sorpresa que ha suposat els resultats:

"La resposta és molt més complicada del que esperàvem, és estranya, i el més probable és que l'evolució del grup dels equinoderms fos encara més complicada que això."

En les conclusions de la recerca Formery i la resta d'autors afirmen que han aconseguit "una eina potent" per analitzar similituds entre classes d'animals i per provar hipòtesi encara per verificar:

"El més important és que el nou paradigma axial establert aquí es pot integrar amb l'exquisit registre fòssil del fílum per reinvestigar les transformacions morfològiques clau a la llum dels canvis reguladors."

Un problema impossible de resoldre amb els estudis comparatius

Segons Christopher Lowe, tutor postdoctoral de Formery i coautor de la recerca, aquesta ha estat molt complexa perquè no es podien fer servir els estudis comparatius habituals en aquests casos:

"El problema de les estrelles de mar és que no hi ha res anatòmicament que es pugui relacionar amb un vertebrat, no hi ha res de res similar."

Per fer la recerca van fer servir un grup de marcadors moleculars que estan molt estudiats i que actuen com si fossin els plànols corporals dels animals, dient a cada cèl·lula a quina part del cos pertany.

Així, van veure que al centre de cada braç hi ha una zona que s'expressa com si fos un cap, i que els marcadors de la cua s'expressaven al llarg de tot el perímetre del braç.