La expresión espacial de los genes que afectan el desarrollo puede tener un efecto dramático en el fenotipo

Los genes que juegan un papel en el desarrollo de un organismo pueden influir en: ­ la división celular, ­ la migración celular, ­ la diferenciación celular, y ­ la muerte celular.

La interacción entre estos cuatro procesos produce un organismo con un patrón corporal específico, un proceso llamado formación de patrones. Como se pueden imaginar, los genes de desarrollo son muy importantes para los fenotipos de los individuos. Afectan a rasgos como la forma del pico de un pájaro, la longitud del cuello de una jirafa, y el tamaño de la flor de una planta. En los últimos años, los estudios sobre desarrollo han indicado que los genes de desarrollo son actores clave en la evolución de muchos tipos de rasgos. Los cambios en estos genes afectan a rasgos sobre los que puede actuar la selección natural. Además, la variación en la expresión de tales genes puede estar involucrada comúnmente en la adquisición de nuevos rasgos que promueven la especiación.

Como ejemplo, vamos a comparar la formación de una pata de pollo con la de un pato. Los biólogos del desarrollo han descubierto que las diferencias morfo­ lógicas entre una pata palmeada (pato) y una espoloneada (pollo) se deben a la expresión diferencial de dos proteínas de señalización celular diferentes, llamadas proteína morfogenética ósea 4 (BMP4) y otra, llamada Gremlin. El gen para la BMP4 se expresa a lo largo de la extremidad en desarrollo; esto se muestra en la sección (a) de la imagen, en la que esta proteína se tiñe de color violeta. La proteína BMP4 induce a que las células entren en apoptosis y por lo tanto, mueren. La proteína Gremlin, que se tiñe de color marrón en la sección (b) de la imagen, inhibe la función de la BMP4 y, por lo tanto, permite a las células sobrevivir. En la extremidad de pollo en

desarrollo, el gen de Gremlin se expresa en todo el

Apoptosis: La apoptosis es la destrucción o muerte celular programada y provocada por la misma célula, para autocontrolar su desarrollo y crecimiento. Está desencadenada por señales celulares controladas genéticamente

miembro, excepto en las regiones entre cada dedo. Por lo tanto, en estas regiones, las células mueren, y un pollo desarrolla un pie espoloneado (sección (c) en la imagen). En comparación, en el pato, Gremlin se expresa a lo largo de toda la extremidad, incluyendo las regiones entre los dedos, y como resultado, el pato desarrolla un pie reticulado o palmeado. Curiosamente, los investigadores han sido capaces de introducir la proteína Gremlin en las regiones interdigitales de los miembros en desarrollo de un pollo. ¡Esto produce un pollo con patas palmeadas!

¿Cómo se relacionan estas observaciones con la evolución?

Durante la evolución de las aves, la variación genética surgió de manera tal que algunas individuos expresaron el gen Gremlin en las regiones entre cada dígito, mientras que en otros individuos el gen no se expresó.. Esta variación determina si las patas de un pájaro eran palmeadas.. En los entornos terrestres, tener las patas espoloneadas o reticuladas es una ventaja, ya que permiten al individuo aferrarse a las ramas, correr por el suelo, y arrebatar una presa. Por lo tanto, la selección natural favorecería a las patas reticuladas en ambientes terrestres. Este proceso explica la aparición este tipo de patas en pollos, halcones, cuervos y otras aves terrestres. En los ambientes acuáticos, las patas palmeadas son una ventaja, ya que actúan como remos para nadar, por lo que la variación genética que produjo patas palmeadas habrían sido promovidos por la selección natural. Con el tiempo, esto dio lugar a las patas palmeadas que ahora se encuentran en una gran variedad de aves acuáticas, como patos, gansos, y pingüinos.

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