La red de nervios que conectan nuestros ojos con nuestro cerebro es sofisticada y los investigadores ahora han demostrado que evolucionó mucho antes de lo que se pensaba, gracias a una fuente inesperada: el pez gar.
Ingo Braasch de la Universidad Estatal de Michigan ha ayudado a un equipo de investigación internacional a demostrar que este esquema de conexión ya estaba presente en peces antiguos hace al menos 450 millones de años. Eso lo hace unos 100 millones de años más antiguo de lo que se creía anteriormente.
"Es la primera vez para mí que una de nuestras publicaciones cambia literalmente el libro de texto con el que estoy enseñando", dijo Braasch, como profesor asistente en el Departamento de Biología Integrativa de la Facultad de Ciencias Naturales.
Este trabajo, publicado en la revista Science el 8 de abril, también significa que este tipo de conexión ojo-cerebro es anterior a los animales que viven en la tierra. La teoría existente había sido que esta conexión evolucionó primero en las criaturas terrestres y, desde allí, se trasladó a los humanos, donde los científicos creen que ayuda con nuestra percepción de profundidad y visión 3D.
Y este trabajo, que fue dirigido por investigadores de la organización de investigación pública Inserm de Francia, hace más que remodelar nuestra comprensión del pasado. También tiene implicaciones para la investigación sanitaria futura.
Estudiar modelos animales es una forma invaluable para que los investigadores aprendan sobre la salud y la enfermedad, pero establecer conexiones con las condiciones humanas a partir de estos modelos puede ser un desafío.
El pez cebra es un animal modelo popular, por ejemplo, pero su conexión ojo-cerebro es muy distinto al de un humano. De hecho, eso ayuda a explicar por qué los científicos pensaron que la conexión humana se desarrolló por primera vez en criaturas terrestres de cuatro extremidades, o tetrápodos.
"Los peces modernos no tienen este tipo de conexión ojo-cerebro", dijo Braasch. "Esa es una de las razones por las que la gente pensó que era algo nuevo en los tetrápodos".
Braasch es uno de los principales expertos del mundo en un tipo diferente de pez conocido como gar. Gar ha evolucionado más lentamente que el pez cebra, lo que significa que gar es más similar al último ancestro común compartido por peces y humanos. Estas similitudes podrían convertir a gar en un poderoso modelo animal para estudios de salud , razón por la cual Braasch y su equipo están trabajando para comprender mejor la biología y la genética de gar.
Esa, a su vez, es la razón por la que los investigadores de Inserm buscaron a Braasch para este estudio.
"Sin su ayuda, este proyecto no habría sido posible", dijo Alain Chédotal, director de investigación de Inserm y líder de grupo del Vision Institute en París. "No teníamos acceso al gar manchado, un pez que no existe en Europa y ocupa una posición clave en el árbol de la vida".
Para hacer el estudio, Chédotal y su colega, Filippo Del Bene, utilizaron una técnica innovadora para ver los nervios que conectan los ojos con el cerebro en varias especies de peces diferentes. Esto incluyó al pez cebra bien estudiado, pero también especímenes más raros como el gar de Braasch y el pez pulmonado australiano proporcionados por un colaborador de la Universidad de Queensland.
En un pez cebra, cada ojo tiene un nervio que lo conecta con el lado opuesto del cerebro del pez. Es decir, un nervio conecta el ojo izquierdo con el hemisferio derecho del cerebro y otro nervio conecta su ojo derecho con el lado izquierdo de su cerebro.
Los otros peces, más "antiguos", hacen las cosas de manera diferente. Tienen lo que se llama proyecciones visuales ipsilaterales o bilaterales. Aquí, cada ojo tiene dos conexiones nerviosas, una a cada lado del cerebro, que es también lo que tienen los humanos.
Armado con un conocimiento de la genética y la evolución, el equipo pudo mirar hacia atrás en el tiempo para estimar cuándo aparecieron por primera vez estas proyecciones bilaterales. De cara al futuro, el equipo está emocionado de aprovechar este trabajo para comprender y explorar mejor la biología de los sistemas visuales.
"Lo que encontramos en este estudio fue solo la punta del iceberg", dijo Chédotal. "Fue muy motivador ver la reacción entusiasta y el cálido apoyo de Ingo cuando le presentamos los primeros resultados. No podemos esperar para continuar el proyecto con él".
Tanto Braasch como Chédotal notaron cuán poderoso fue este estudio gracias a una sólida colaboración que permitió al equipo examinar tantos animales diferentes, lo que Braasch dijo que es una tendencia creciente en el campo.
El estudio también le recordó a Braasch otra tendencia.
"Estamos encontrando cada vez más que muchas cosas que pensamos que evolucionaron relativamente tarde son en realidad muy antiguas", dijo Braasch, lo que lo hace sentir un poco más conectado con la naturaleza. "Aprendo algo sobre mí cuando observo estos extraños peces y entiendo qué tan viejas son las partes de nuestros propios cuerpos. Estoy emocionado de contar la historia de la evolución del ojo con un nuevo giro este semestre en nuestra clase de Anatomía Comparada".
Más información: Las proyecciones visuales bilaterales existen en peces óseos no teleósteos y son anteriores a la aparición de los tetrápodos, Science (2021). https://science.sciencemag.org/content/372/6538/150
Nota original: Science