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Cómo los peces eléctricos pudieron crear elementos eléctricos

Los elementos eléctricos ayudan a los peces eléctricos, como la anguila eléctrica, a hacer todo tipo de cosas asombrosas: envían y reciben señales similares a los cantos de los pájaros, que ayudan a identificar a otros peces eléctricos por especie, género e individualidad. A nuevo estudio Avances científicos Explica cómo pequeños cambios genéticos ayudaron a los peces eléctricos a desarrollar componentes eléctricos. Este hallazgo podría ayudar a los científicos a descubrir las mutaciones genéticas detrás de ciertas enfermedades humanas.

La evolución utilizó la rareza de la genética de los peces para crear elementos eléctricos. Todos los peces tienen versiones duplicadas del mismo gen que forman los diminutos motores musculares llamados canales de sodio. Para crear órganos eléctricos, los peces eléctricos apagan una copia del gen del canal de sodio en el músculo y lo dirigen a otras células. Pequeños motores que normalmente contraen los músculos fueron rediseñados para generar señales eléctricas y ¡listo! Nació un nuevo elemento con algunas habilidades asombrosas.

Harold Jakon, profesor de neurociencia y biología integrada en la Universidad de Texas en Austin y coautor del estudio, dice: “Es emocionante porque veremos cómo se expresa un pequeño cambio en el gen.

En un nuevo artículo, investigadores de UT Austin y la Universidad Estatal de Michigan describen el descubrimiento de una sección corta del gen del canal de sodio, de unos 20 caracteres, que controla si el gen se expresa en cualquier célula. En peces eléctricos, confirmaron que esta área de control había sido reemplazada o faltaba por completo. Es por eso que uno de los dos genes del canal de sodio está desactivado en los músculos de los peces eléctricos. Pero los impactos van más allá de la evolución de los peces eléctricos.

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“Esta área de control está presente en la mayoría de los vertebrados, incluidos los humanos”, dijo Jakon. «Por lo tanto, el próximo paso en la salud humana es examinar esta área en las bases de datos de genes humanos para ver cuánta variación hay en la población general y si ciertas deleciones o mutaciones en esta región pueden conducir a una reducción en la expresión de sodio. canales, que pueden causar enfermedades».

Sarah Lapotin, la primera autora del estudio, fue técnica de investigación en el laboratorio de Jakon durante su investigación y actualmente tiene un doctorado de la Universidad de Utah. Además de Jackon, los otros profesores principales del estudio son Johann Eberhardt, profesor de biología molecular en UT Austin, y Jason Galland, profesor asociado de biología integrada en la Universidad Estatal de Michigan.

Jacon dijo que el gen del canal de sodio debe desactivarse en el músculo antes de que se pueda formar un elemento eléctrico.

«Si activan el gen tanto en el músculo como en el órgano eléctrico, todas las cosas nuevas que suceden con los canales de sodio en el órgano eléctrico ocurrirán en el músculo», dijo Jacon. «Por lo tanto, es importante aislar la expresión del gen en el órgano eléctrico donde puede desarrollarse sin dañar el músculo».

Hay dos grupos de peces eléctricos en el mundo: uno en África y el otro en América del Sur. Los investigadores encontraron que el área de control de peces eléctricos en África tenía mutaciones, mientras que los peces eléctricos en América del Sur la perdieron por completo. Ambos grupos llegaron a la misma solución para formar el elemento eléctrico —el canal de sodio en el músculo pierde la expresión del gen— aunque provino de dos caminos diferentes.

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«Si recuperas y reproduces la cinta de la vida, ¿volverá a reproducirse de la misma manera o encontrará nuevas formas de avanzar? ¿Funcionará la evolución de la misma manera una y otra vez?» Galent, que cultiva peces eléctricos en América del Sur, dijo que se utilizó como parte del estudio. «Los peces eléctricos intentarán responder a esa pregunta porque han recreado estas increíbles propiedades. Estamos tratando de entender cómo estos genes de los canales de sodio se pierden repetidamente en los peces eléctricos. Es realmente un esfuerzo conjunto».

Una de las próximas preguntas que los investigadores responderán es cómo se formó el área de control para operar los canales de sodio en el elemento eléctrico.

La financiación para esta investigación fue proporcionada por la Fundación Nacional de Ciencias y los Institutos Nacionales de Salud.