Las orejas externas de los humanos pueden haber evolucionado a partir de las branquias de peces prehistóricos, según un nuevo estudio. Experimentos de edición genética indican que el cartílago en las branquias de los peces migró al canal auditivo hace millones de años durante nuestra evolución. Los investigadores sugieren que las raíces evolutivas de las orejas externas pueden extenderse aún más a invertebrados marinos antiguos, como los cangrejos de herradura.
La investigación proporciona información sobre los orígenes de las orejas externas, que son únicas en los mamíferos. Gage Crump, profesor de biología de células madre y medicina regenerativa en la Universidad del Sur de California y coautor del estudio, comentó: "Cuando comenzamos el proyecto, el origen evolutivo de la oreja externa era una caja negra completa."
Investigaciones anteriores establecieron que nuestros oídos medios, que se encuentran detrás del tímpano y están compuestos por tres pequeños huesos, se originaron a partir de los huesos de la mandíbula de peces antiguos. Esta transformación de estructuras anatómicas llevó a los investigadores a preguntarse si la oreja externa cartilaginosa también se derivaba de alguna estructura ancestral de pez.
Las orejas externas humanas, así como las de otros mamíferos, están compuestas de un subtipo de cartílago llamado cartílago elástico, que es más flexible que el cartílago hialino o el fibrocartílago, que se encuentran en la nariz humana y en los discos entre nuestras vértebras, respectivamente.
Un descubrimiento clave que vincula las orejas externas humanas con los peces fue la presencia de cartílago elástico en las branquias de los peces. Crump afirmó: "Cuando comenzamos el estudio, había muy poca información sobre si el cartílago elástico existía fuera de los mamíferos."
Utilizando tintes de proteínas, los investigadores encontraron que las branquias de los peces cebra (Danio rerio), el salmón atlántico (Salmo salar) y otras tres especies de peces contienen cartílago elástico. Esto indica que el cartílago elástico es una característica común en los peces óseos modernos, según el estudio publicado el 9 de enero en la revista Nature.
Los científicos probaron el vínculo evolutivo entre el cartílago elástico en las branquias de los peces y las orejas externas de los mamíferos. Dado que el cartílago elástico no se conserva bien en fósiles, los investigadores utilizaron pistas moleculares. Buscaron elementos de control genético llamados "mejoradores", que son secuencias cortas de ADN que pueden activar genes asociados cuando se unen a proteínas específicas.
Debido a que los mejoradores genéticos son altamente específicos de tejido, los investigadores pueden detectar fácilmente dónde están activos. Para probar si la actividad de los mejoradores —y, por lo tanto, la regulación genética— es similar en las branquias de los peces y las orejas externas humanas, Crump y sus colegas insertaron mejoradores de orejas externas humanas en genomas de peces cebra.
El experimento activó la actividad en las branquias de los peces cebra, lo que sugiere un vínculo ancestral entre los genes en las orejas externas humanas y las branquias de los peces. Luego, los investigadores realizaron el experimento al revés: insertaron mejoradores asociados con las branquias de los peces cebra en los genomas de ratones y detectaron actividad en las orejas externas de los ratones.
A través de otra serie de experimentos con renacuajos y lagartijas anolis verdes (Anolis carolinensis), el equipo demostró que los anfibios y reptiles también heredaron sus estructuras de branquias y orejas de los peces. En lagartijas, la actividad de los mejoradores se localizó en el canal auditivo, lo que sugiere que el cartílago elástico había comenzado a migrar de las branquias a la oreja externa en el momento en que los reptiles aparecieron en la Tierra hace unos 315 millones de años.
Los hallazgos sugieren que elementos de un programa de desarrollo de branquias ancestral fueron reutilizados múltiples veces a lo largo de la evolución de los vertebrados para generar diversas estructuras de branquias y orejas. El equipo también encontró un mejorador en células de cangrejo de herradura que activó la actividad en las branquias de los peces cebra, lo que sugiere que nuestras orejas externas pueden tener raíces evolutivas mucho más profundas de lo que se pensaba anteriormente.
Aunque se necesita más investigación para confirmar cuán profundas son estas raíces, Crump dijo: "este trabajo proporciona un nuevo capítulo a la evolución de la oreja de los mamíferos."