Durante la infancia, muchos niños reciben con humor la idea de que los peces hacen sus necesidades por un orificio llamado cloaca (el equivalente a un ano). Lo que probablemente nadie imagina en ese momento es que esa estructura primitiva podría estar directamente relacionada con la aparición de los dedos humanos. Ahora, un estudio publicado en la revista Nature propone que el sistema genético que permitió el desarrollo de nuestros dedos tiene su origen en la regulación genética de la cloaca de antiguos peces. La conexión no es simbólica ni anecdótica: se trata de una relación funcional, molecular y evolutiva.
El hallazgo no solo aporta una pieza clave al complejo rompecabezas sobre cómo evolucionaron nuestras extremidades, sino que también transforma la forma en que entendemos la reutilización de mecanismos genéticos a lo largo de la evolución. Según los autores, la maquinaria genética que en los peces formaba la cloaca fue adaptada por los vertebrados terrestres para moldear los dedos. Es una demostración elegante de cómo la evolución recicla lo existente para crear lo nuevo. Tal como señala el artículo, se trata de la “cooptación de un paisaje regulador ancestral cloacal durante la evolución de los dígitos” .
Del fin al dedo: lo que une a la cloaca y las extremidades
Para entender la magnitud del descubrimiento, primero es necesario aclarar qué es la cloaca. Se trata de un orificio común a los sistemas digestivo, reproductor y excretor en ciertos animales, como peces, aves y reptiles. En los mamíferos, esa estructura se divide durante el desarrollo embrionario, formando aperturas separadas. Lo relevante es que en los peces ancestrales, esa cloaca primitiva dependía de un conjunto de genes específicos para su formación, entre ellos los del complejo Hox.
Los genes Hox, especialmente del grupo Hoxd, son conocidos por su papel en el desarrollo del cuerpo, incluyendo la formación de extremidades. Estos genes no actúan solos: dependen de “paisajes reguladores”, regiones del ADN que controlan cuándo y dónde se activan. En los vertebrados terrestres, hay un conjunto de regiones conocidas como 5DOM que activa los genes responsables del desarrollo de los dedos. Lo inesperado es que, en peces como el pez cebra, esa misma región regula exclusivamente la formación de la cloaca, y no las aletas.
Un experimento comparativo entre ratones y peces
Para comprobar esta conexión, los investigadores realizaron un experimento con peces cebra y ratones. Usaron herramientas genéticas como CRISPR-Cas9 para eliminar las regiones reguladoras 5DOM y observar las consecuencias. En ratones, la eliminación impidió el desarrollo correcto de dedos y genitales externos. En peces cebra, en cambio, la ausencia de esta región no afectó a las aletas, pero sí a la formación adecuada de la cloaca.
Además, los investigadores etiquetaron estas regiones reguladoras con marcadores fluorescentes para visualizar en qué tejidos se activaban. En embriones de ratón, las señales aparecían en las extremidades; en los peces, en la cloaca. El resultado fue contundente: las mismas regiones del ADN regulan estructuras distintas en distintos animales, dependiendo de la etapa evolutiva. O, como lo expresa el artículo original: “la actual región reguladora activa en las extremidades distales fue cooptada como un todo en los tetrápodos desde una maquinaria reguladora cloacal preexistente”.
El papel de los genes Hox13 en el desarrollo cloacal
Uno de los focos del estudio fue el gen Hoxd13, uno de los más importantes del grupo Hox. En mamíferos, su activación es crucial tanto para la formación de los dedos como para el desarrollo del seno urogenital. En peces cebra, se detectó que este gen también se expresa con fuerza en la región cloacal durante el desarrollo embrionario. Cuando los científicos eliminaron la región 5DOM, la expresión de Hoxd13 desapareció completamente en la cloaca, pero no en las aletas.
Esto demostró que, en los peces, el paisaje regulador 5DOM está especializado en controlar el desarrollo cloacal, no el de las aletas. En cambio, en los tetrápodos, ese mismo paisaje fue reutilizado evolutivamente para desarrollar estructuras nuevas, como los dedos. Según el artículo, “la conservación de más de 350 millones de años de la regulación de Hoxd13 en la región cloacal mediante secuencias localizadas en 5DOM sugiere un papel ancestral de Hoxd13 en la morfogénesis cloacal”.
Reutilización genética: una constante en la evolución
Este descubrimiento se inscribe en un fenómeno conocido como cooptación evolutiva, en el cual elementos genéticos antiguos son aprovechados para funciones nuevas. Lo interesante es que esta cooptación no ocurrió de forma parcial o aislada, sino que se reutilizó todo un bloque regulador completo, algo poco común. “En lugar de construir un nuevo sistema regulador para los dígitos, la naturaleza reutilizó un mecanismo existente, inicialmente activo en la cloaca”, señala uno de los autores.
La hipótesis que se consolida con este estudio es que el origen del control genético de los dedos y de los genitales externos está en un mismo lugar: la región 5DOM, que antes se ocupaba solo de la cloaca. Esto ayuda a entender por qué existen paralelismos genéticos entre estas partes del cuerpo, y por qué mutaciones en los genes Hox pueden afectar tanto a las extremidades como al aparato urogenital.
Implicaciones para la biología del desarrollo y la evolución
Aunque pueda parecer un hallazgo anecdótico o incluso humorístico, las implicaciones del estudio son profundas. Primero, resuelve un debate abierto sobre si los peces poseían ya mecanismos genéticos preadaptados para formar estructuras similares a los dedos. Segundo, muestra cómo los elementos reguladores del ADN pueden ser reutilizados en contextos completamente distintos, dependiendo de la especie y del momento evolutivo.
Esto también obliga a repensar la forma en que se estudian las homologías entre estructuras animales. Ya no basta con observar las formas externas o los esqueletos fósiles; hay que ir al nivel molecular. Como indica el artículo, “el panorama regulador implicado en la evolución de genitales y extremidades surgió primero para conducir la formación de la cloaca”. Desde esa plataforma, se abrió camino a nuevas formas, nuevas funciones y, finalmente, nuevas especies.
Referencias
- Aurélie Hintermann, Christopher C. Bolt, M. Brent Hawkins, Guillaume Valentin, Lucille Lopez-Delisle, Madeline M. Ryan, Sandra Gitto, Paula Barrera Gómez, Bénédicte Mascrez, Thomas A. Mansour, Tetsuya Nakamura, Matthew P. Harris, Neil H. Shubin & Denis Duboule. Co-option of an ancestral cloacal regulatory landscape during digit evolution. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09548-0.
