Mucho antes de evolucionar para ayudar a los vertebrados a respirar bajo el agua, las branquias desempeñaron un papel temprano e igualmente importante en la regulación del equilibrio de la sal y el pH de la sangre, según una sorprendente nueva investigación de zoólogos de la Universidad de Columbia Británica. Crédito: Rashpal Dhillon, Rush Studio
El estudio agrega un capítulo nuevo y temprano a la historia evolutiva de las branquias.
La mayoría de las especies de peces dependen de sus branquias para respirar bajo el agua. Menos conocido es el hecho de que, al igual que los riñones de otros animales, las branquias de los peces controlan el pH y el equilibrio salino de la sangre. Históricamente, se ha asumido que esta función branquial menos conocida, denominada «regulación de iones», evolucionó junto con la respiración.
Sin embargo, un sorprendente nuevo estudio publicado en Naturaleza está introduciendo un nuevo capítulo temprano en la historia evolutiva de las branquias.
“Nuestro trabajo sugiere que las primeras branquias simplificadas de nuestros ancestros parecidos a gusanos jugaron un papel importante en la regulación de iones. Y esa función podría haberse originado ya en el inicio mismo de las branquias, mucho antes de que desempeñaran algún papel en la respiración”, dice el Dr. Michael Sackville, zoólogo que dirigió el estudio mientras estaba con el Universidad de Columbia Británica (UBC).
«Esto realmente cambia el guión de nuestra comprensión de cómo evolucionaron las branquias y la función de las branquias».
Investigadores de la Universidad de Columbia Británica utilizaron tres animales representativos como base para aprender cuándo y cómo las branquias adquirieron sus funciones. Crédito: Michael Sackville, Universidad de Columbia Británica
Durante más de un siglo, los científicos, incluido Darwin, se han sentido cautivados por la evolución de las branquias y los pulmones. Antes de esta investigación, se creía que las branquias se utilizaban inicialmente para la respiración y el control de iones cerca del comienzo de la vida de los vertebrados. Estas dos funciones cambiaron de la piel a las branquias en tándem en esta línea de tiempo tradicional, ayudando a los vertebrados en su transformación de pequeños organismos parecidos a gusanos a peces más grandes y activos. Esta transformación de «pequeño y gusano» a «grande y sospechoso» es un momento decisivo en la evolución de los vertebrados.
La investigación comparó tres especies que siguen vivas en la actualidad pero que pertenecen a linajes distintos: las lampreas, que son vertebrados, y los gusanos anfioxo y bellota, que son parientes cercanos de los vertebrados. Los investigadores razonaron que cualquier función branquial compartida por los animales se adquirió de un ancestro común, que se cree que existió hace más de 500 millones de años.
«Descubrimos que las branquias se usaban para respirar solo en nuestro representante vertebrado, y solo con el aumento del tamaño y la actividad del cuerpo», dice el Dr. Colin Brauner, zoólogo de la UBC y autor principal del artículo.
“Pero encontramos células reguladoras de iones en las branquias de nuestros tres animales. Esto nos permitió rastrear el origen de la regulación de iones en las branquias hasta los primeros animales deuteróstomos, cuando se cree que evolucionaron por primera vez estructuras de branquias muy simples. El hallazgo respalda la historia clásica de que las branquias se usaron por primera vez para respirar en los primeros vertebrados, pero agrega un nuevo y emocionante capítulo anterior a la historia, claramente digno de un estudio más profundo”.
Referencia: «La regulación de iones en las branquias precede al intercambio de gases y el origen de los vertebrados» por Michael A. Sackville, Christopher B. Cameron, J. Andrew Gillis y Colin J. Brauner, 19 de octubre de 2022, Naturaleza.
DOI: 10.1038/s41586-022-05331-7
El estudio se realizó en colaboración con investigadores de la Universidad de Montreal y la Universidad de Cambridge.
El estudio fue financiado por el Consejo de Ingeniería y Ciencias Naturales de Canadá y la Royal Society.
