Una investigación esclarecedora arroja nueva luz sobre la evolución de los sistemas de respuesta a la luz

La luz es esencial para la mayoría de la vida en la Tierra, y los organismos unicelulares o multicelulares pequeños probablemente fueron los primeros en desarrollar la capacidad de responder a la luz. Pero ahora, investigadores de Japón han identificado un comportamiento interesante en las larvas de erizo de mar que puede proporcionar información sobre la evolución de los tejidos/orgánulos que responden a la luz en animales macroscópicos.

En un estudio publicado este mes en Genética PLOSinvestigadores de la Universidad de Tsukuba han revelado que las larvas de erizo de mar invierten su dirección de natación cuando se exponen a una fuerte fotoirradiación (luz) debido al impacto de la luz en las vías neuronales que normalmente las hacen nadar hacia adelante.

Los sistemas de respuesta a la luz generalmente involucran una combinación de fotorreceptores (células en la retina que responden a la luz), componentes del sistema nervioso y órganos que responden a los impulsos nerviosos. Estos órganos tienden a ser músculos en la mayoría de los animales macroscópicos, y los cilios (estructuras parecidas a pelos) juegan un papel en los organismos acuáticos microscópicos. La respuesta basada en los cilios probablemente se desarrolló primero, antes de ser reemplazada por respuestas basadas en los músculos durante la evolución de los deuteróstomos o animales más complejos. Sin embargo, las respuestas ciliares son tan sutiles que son difíciles de identificar.

«Las respuestas a la luz basadas en los cilios no se comprenden bien en los deuterostomados, posiblemente porque las actividades musculares son más obvias que la actividad ciliar», explica el autor principal del estudio, el profesor Shunsuke Yaguchi. «Los erizos de mar tienen larvas planctónicas de vida libre que se mueven principalmente usando cilios en lugar de músculos, por lo que ofrecen una rara oportunidad para investigar la presencia y los mecanismos de las respuestas basadas en cilios en los deuterostomados».

Para ello, los investigadores utilizaron una potente fuente de luz para irradiar larvas de diferentes especies de erizos de mar en platos de agua de mar y observaron su comportamiento mediante un microscopio. Antes de la exposición a la luz, las larvas se habían quedado principalmente en la superficie del agua.

«Los resultados fueron intrigantes», dice el profesor Yaguchi. «Las larvas cayeron de la superficie inmediatamente y algunas de ellas nadaron hacia atrás. Observamos un comportamiento similar en varias especies, lo que sugiere que la respuesta es común entre los grupos de erizos de mar».

Para visualizar y cuantificar el comportamiento, los investigadores agregaron diatomeas, o algas unicelulares, a los platos. Los movimientos de estas diatomeas reflejan los cambios en la corriente de agua causados ​​por el batido ciliar de las larvas, lo que indica que las respuestas ciliares están presentes y son funcionales en los erizos de mar.

Dado que los cilios están presentes en las células de los tejidos y facilitan funciones clave en la mayoría de los organismos, incluidos los humanos, la identificación de esta respuesta ciliar en los erizos de mar puede ser clave para comprender los mecanismos del comportamiento humano o los sentimientos en respuesta a la luz. Revelar estas vías de señalización en los erizos de mar arroja nueva luz sobre la evolución y diversificación de los sistemas de respuesta a la luz.