Evolución de las Extremidades en Vertebrados: El Papel de los Andamios Genéticos Cloacales en la Formación de Manos y Pies
Fotografía de (Philipp Keller, Bill Lemon, Yinan Wan, and Kristin Branson, Janelia Farm Research Campus, Howard Hughes Medical Institute)
La evolución de las extremidades con dedos —un rasgo definitorio de los tetrápodos— ha sido durante décadas una de las preguntas fundamentales en biología evolutiva. Un estudio recientemente publicado en Nature (Hintermann et al., 2025) aporta evidencia decisiva que revela que las manos y pies de los vertebrados terrestres no se originaron mediante la aparición de genes novedosos, sino mediante la reutilización de programas genéticos ancestrales, originalmente responsables de la formación de la cloaca en los primeros peces hace más de 500 millones de años.
Reciclaje Genético como Motor Evolutivo
El equipo internacional de investigadores utilizó la herramienta de edición genética CRISPR-Cas9 para estudiar el papel de un conjunto de elementos reguladores del ADN denominados 5DOM (del inglés 5' Distal Operative Module). Estos segmentos actúan como “cerraduras moleculares” que, durante el desarrollo embrionario, activan genes esenciales para la diferenciación de regiones anatómicas específicas.
El hallazgo subraya un principio fundamental en biología: la evolución tiende a reutilizar y modificar estructuras preexistentes en lugar de generar sistemas completamente nuevos. Tal como señala Aurélie Hintermann, investigadora del Stowers Institute for Medical Research, esta estrategia representa una forma eficiente de innovación biológica: “es mucho más eficiente que construir un sistema completamente nuevo”.
De la Región Caudal a las Extremidades
Los experimentos iniciales en embriones de ratón mostraron que la eliminación de los módulos 5DOM interrumpía el desarrollo de los pies, dejando intacto el resto de las extremidades. Para indagar si este sistema regulador surgió con la aparición de los tetrápodos o si tiene un origen más remoto, los investigadores analizaron el genoma del pez cebra (Danio rerio), uno de los organismos modelo más utilizados en biología del desarrollo.
Los resultados fueron sorprendentes: la supresión de 5DOM en embriones de pez cebra apenas alteró la morfología de las aletas, pero generó defectos significativos en la región caudal, particularmente en la cloaca —estructura que actúa como punto de salida común para los sistemas digestivo, urinario y reproductor en peces y anfibios—.
Este hallazgo condujo a una conclusión trascendental: los genes que hoy regulan la formación de dedos en extremidades derivan de un programa genético ancestral, originalmente encargado de construir la región pericloacal en los primeros vertebrados acuáticos. A lo largo de millones de años, la selección natural cooptó este sistema y lo adaptó para generar nuevas estructuras, clave para la locomoción terrestre.
Perspectiva Evolutiva y Filogenética
La investigación refuerza la idea de que los grandes saltos morfológicos en la evolución pueden surgir de procesos de cooptación genética, en los que redes regulatorias preexistentes son reutilizadas para funciones novedosas. La transición de aletas a extremidades con dedos —ocurrida hace aproximadamente 380 millones de años— constituyó un evento decisivo para la radiación adaptativa de los tetrápodos, permitiendo la colonización de ecosistemas terrestres y dando origen a la diversidad de anfibios, reptiles, aves y mamíferos que conocemos hoy.
El biólogo Denis Duboule, de la Universidad de Ginebra, resume el descubrimiento con precisión: “la naturaleza reutilizó un mecanismo preexistente para crear algo completamente nuevo: las extremidades con dedos”. Este hallazgo aporta claridad a uno de los problemas más estudiados de la biología evolutiva y ofrece un modelo explicativo sobre cómo la plasticidad de los sistemas genómicos ha impulsado la innovación morfológica en la historia de la vida.
Implicaciones Biomédicas y Futuras Aplicaciones
La elucidación de los mecanismos genéticos que gobiernan la formación de extremidades tiene implicaciones de gran relevancia para la medicina regenerativa. Comprender cómo los módulos 5DOM activan los programas de desarrollo podría abrir la puerta al diseño de terapias dirigidas para malformaciones congénitas de las extremidades y para el desarrollo de estrategias de ingeniería de tejidos, incluyendo la regeneración de miembros.
Asimismo, este conocimiento podría contribuir al estudio comparativo de enfermedades del desarrollo, ayudando a desentrañar las causas de anomalías en la diferenciación de extremidades y proporcionando nuevas dianas para la biología sintética y la medicina de precisión.
Referencia científica ⬇️
Hintermann, A. et al. (2025). Ancient cloacal regulatory landscapes repurposed for tetrapod limb development. Nature. https://www.nature.com/articles/s41586-025-09548-0