La armadura secreta de los ratones espinosos africanos

A diferencia de los cocodrilos, las tortugas, los lagartos, los dinosaurios y los peces que poseen placas y escamas óseas, los mamíferos han cambiado su armadura ancestral por una capa aislante de pelo.

Se cree que los armadillos, que cuentan con un caparazón defensivo y resistente de huesos superpuestos, son la única anomalía viviente. Sin embargo, un nuevo estudio publicado en la revista iCiencia muestra inesperadamente que los ratones espinosos africanos generan estructuras similares debajo de la piel de sus colas, que hasta ahora habían pasado en gran parte desapercibidas.

El descubrimiento se realizó durante una tomografía computarizada de rutina de especímenes de museo para el programa openVertebrate, una iniciativa para proporcionar modelos 3D de organismos vertebrados a investigadores, educadores y artistas.

«Estaba escaneando un espécimen de ratón del Museo Peabody de Yale, y las colas se veían anormalmente oscuras», dijo el coautor Edward Stanley, director del laboratorio de imágenes digitales del Museo de Historia Natural de Florida.

Inicialmente pensó que la decoloración se debía a una imperfección introducida durante el almacenamiento de la muestra. Pero cuando Stanley analizó las radiografías varios días después, observó una característica inconfundible que le resultaba íntimamente familiar.

“Todo mi doctorado se ha centrado en el desarrollo de osteodermo en lagartos. Una vez que se procesaron los escaneos del espécimen, la cola estaba claramente cubierta de osteodermos.

Los osteodermos espinosos de ratón se han observado al menos una vez antes y fueron observados por el biólogo alemán Jochen Niethammer, quien comparó su arquitectura con la piedra medieval en un artículo. lanzado en 1975. Niethammer interpretó correctamente las placas como un tipo de hueso, pero nunca dio seguimiento a sus observaciones iniciales, y el grupo fue pasado por alto en gran medida durante varias décadas, hasta que los científicos descubrieron otra característica aparentemente no relacionada de los ratones espinosos.

A estudio desde 2012 demostró que los ratones espinosos pueden regenerar completamente el tejido lesionado sin dejar cicatrices, una habilidad común en reptiles y invertebrados pero previamente desconocido en los mamíferos. Su piel también es particularmente frágil, desgarrándose alrededor de una cuarta parte de la fuerza necesaria para lesionar la piel de un ratón común. Pero los ratones espinosos pueden curarse el doble de rápido que sus parientes.

Los investigadores que esperan encontrar un modelo para la regeneración de tejido humano han comenzado a mapear las vías genéticas que dan a los ratones espinosos sus extraordinarios poderes curativos. Uno de esos investigadores, Malcolm Maden, tenía un laboratorio en el edificio frente a la oficina de Stanley.

«Los ratones de la columna pueden regenerar la piel, los músculos, los nervios, la médula espinal y posiblemente incluso el tejido cardíaco, por lo que mantenemos una colonia de estas raras criaturas para la investigación», dijo Maden, profesor de biología en la Universidad de California. Universidad de Florida y autor principal del estudio.

Maden y sus colegas analizaron el desarrollo de los osteodermos espinosos de ratón y confirmaron que en realidad eran similares a los de los armadillos, pero que probablemente evolucionaron de forma independiente. Los osteodermos también son distintos de las escamas de los pangolines o las púas de los erizos y puercoespines, que están compuestos de queratina, el mismo tejido que forma el cabello, la piel y las uñas.

Hay cuatro géneros de ratones espinosos, todos los cuales pertenecen a la subfamilia Deomyinae. Sin embargo, aparte de las similitudes en sus ADN y potencialmente la forma de sus dientes, los científicos no pudieron encontrar una sola característica compartida entre ellos especies de este grupo que los distingue de otros roedores.

Stanley, sospechando que sus diferencias podrían ser solo superficiales, escaneó otros especímenes de museo de los cuatro géneros. En cada uno, encontró que las colas espinosas de los ratones estaban cubiertas por la misma vaina ósea. Los parientes más cercanos de Deomyinae, los jerbos, carecían de osteodermos, lo que significa que el rasgo probablemente había evolucionado solo una vez, en el ancestro único, varios ratones espinosos.

La ubicuidad de los osteodermos en el grupo indica que realizan una importante función protectora. Sin embargo, no fue evidente de inmediato cuál podría ser esa función, debido a otro atributo exclusivo de los ratones espinosos: sus colas son inusualmente desmontables. La pérdida de la cola es tan común en algunas especies de ratones espinosos que se ha demostrado que casi la mitad de los individuos de una población dada pierden la cola en la naturaleza.

«Esto ha sido un verdadero dolor de cabeza», dijo Stanley. “Los ratones de la columna vertebral son famosos por poder desprenderse de sus colas, lo que significa que la capa externa de la piel se desprende, dejando atrás el músculo y el hueso. Los individuos a menudo mastican el resto de la cola cuando esto sucede.

A pesar de sus poderes de regeneración, dejar caer la cola es un truco que los ratones espinosos solo pueden realizar una vez. A diferencia de algunos lagartos, no pueden volver a crecer sus colas y no todas las partes de la cola se separan fácilmente.

Para descubrir por qué los roedores que parecen ambivalentes acerca de sostener sus colas se molestarían en cubrirlas con una armadura, los autores recurrieron a un grupo de geckos parecidos a peces de Madagascar. La mayoría de los geckos carecen de osteodermos, pero como sugiere su nombre, los geckos de cola de pez están cubiertos de delgadas placas superpuestas y, al igual que los ratones espinosos, tienen una piel increíblemente frágil que se muda a la menor provocación.

Según Stanley, los osteodermos en los geckos y los ratones espinosos pueden funcionar como un tipo de mecanismo de escape.

«Si un depredador se muerde la cola, la armadura podría evitar que los dientes se hundan en el tejido subyacente, que no se desprende», dijo. La piel exterior y su complemento de placas óseas se desprenden de la cola cuando son atacadas, ofreciendo a la rata un escape rápido.

Referencia: «Osteodermos en un mamífero, el ratón espinoso Acomys y la evolución independiente de la armadura dérmica» por Malcolm Maden, Trey Polvadore, Arod Polanco, W. Brad Barbazuk y Edward Stanley, 24 de mayo de 2023, iCiencia.
DOI: 10.1016/j.isci.2023.106779