El gusano marino que arroja nuevas pistas sobre la evolución del ojo
Un humilde gusano marino conocido como Platynereis dumerilii esconde un sistema de células madre oculares que recuerda al de los vertebrados. Su ojo, sensible a la luz y capaz de crecer durante toda la vida, abre una nueva ventana a la evolución de los ojos, los mecanismos neurogénicos y el papel de la luz en el desarrollo del sistema visual.
Por Enrique Coperías
Imagen del ojo del gusano marino Platynereis dumerilii con células en división teñidas en amarillo. Cortesía: Nadja Milivojev.
En los libros de biología suele explicarse que los ojos en cámara, como los nuestros o los de los pulpos, son un ejemplo espectacular de evolución paralela: estructuras complejas que aparecieron de manera independiente en linajes muy distintos.
Pero un nuevo estudio publicado en la revista Nature Communications abre una ventana inesperada: otros animales, mucho más simples, también esconden sofisticados mecanismos de desarrollo ocular que podrían ayudarnos a entender los principios generales de cómo evolucionan los ojos y se mantienen estos órganos.
El protagonista del estudio no es otro que el Platynereis dumerilii, un gusano marino segmentado (anélido poliqueto), de apenas unos centímetros de largo, muy usado desde hace años en las investigaciones de laboratorio para comparar sistemas nerviosos ancestrales. La razón de su atractivo está en que los ejemplares adultos poseen dos pares de ojos de tipo cámara, capaces de una sorprendente resolución visual pese a su aparente sencillez. Lo que no se sabía hasta ahora era cómo crecen y se renuevan estos ojos en la edad adulta, ni qué procesos celulares permiten mantenerlos funcionales.
Un equipo internacional encabezado por los investigadores Florian Raible y Kristin Tessmar-Raible, del Departamento de Neurociencias y Biología del Desarrollo, en la Universidad de Viena (Austria), ha combinado técnicas de secuenciación del ARN (RNA-Seq) de células únicas, análisis genéticos y marcadores proliferativos para reconstruir el mapa celular del ojo y el cerebro adulto del gusano. El resultado: la identificación de un sistema de células madre o progenitoras que recuerda de manera notable al que poseen los vertebrados, y que revela sorprendentes paralelismos entre grupos animales que divergieron hace más de 600 millones de años.
Un ojo de gusano que crece toda la vida
A diferencia de los ojos de los mamíferos, que alcanzan un tamaño final y prácticamente dejan de generar nuevas células, los de muchos peces y anfibios continúan desarrollándose durante toda su vida. Para ello disponen de una región especializada llamada zona marginal ciliar (CMZ), situada en el borde de la retina, donde residen células madre capaces de producir nuevas neuronas y células pigmentarias.
El nuevo estudio demuestra que algo muy parecido ocurre en los ojos del gusano marino Platynereis dumerilii. Los investigadores observaron en los individuos adultos un crecimiento continuo del órgano, con un aumento gradual tanto de su volumen como del número de células.
Mediante pulsos del marcador EdU —una molécula que se integra en el ADN de las células cuando se dividen—, los investigadores localizaron un anillo de células en plena proliferación en el borde de la retina, justo en la zona donde el ojo se abre al exterior. Desde ese punto, las células parecían avanzar en formaciones radiales hacia zonas internas del ojo, un patrón que recuerda al crecimiento ocular en peces.
Una hembra adulta de Platynereis dumerilii, el gusano marino que está revelando nuevas claves sobre la evolución del ojo. Cortesía: Florian Raible.
Tres grandes conjuntos de células en el interior del ojo
La secuenciación de células individuales permitió distinguir tres grandes grupos celulares dentro del ojo:
1️⃣ Fotorreceptores maduros.
2️⃣ Células de soporte, encargadas del pigmento y del cristalino.
3️⃣ Una población intermedia que actuaba como células progenitoras.
Estas últimas expresaban genes clásicos asociados a las células madre neuronales, com el soxB1, el soxB2, el prox y el notch, y su posición coincidía con la zona proliferativa observada experimentalmente.
🗣️ «Fue sorprendente encontrar células en división en el borde de la retina del gusano, el mismo lugar donde algunos grupos de vertebrados mantienen sus células madre retinianas para permitir el crecimiento del ojo durante toda la vida», explica a investigadora principal, Nadja Milivojev, que recuerda cómo se quedó de sorprendida al ver patrones tan familiares en un animal tan distinto.
Un ojo invertebrado que crece toda la vida
Los autores proponen que este anillo funciona como una suerte de zona marginal ciliar invertebrada, un sistema estructuralmente distinto al de vertebrados pero funcionalmente análogo. En él se generan tanto nuevos fotorreceptores como nuevas células de soporte, lo que contribuye al crecimiento y mantenimiento del ojo adulto.
Raible, experto en biología de células madre, contextualiza así este paralelismo: «En los vertebrados que muestran crecimiento durante toda la vida, como los peces y los anfibios, estas células madre suministran nuevas neuronas retinianas al ojo mientras el animal se desarrolla».
Y añade algo que no quiere pasar por alto: «De forma notable, el trabajo de Nadja mostró que los ojos del gusano también pueden añadir nuevas células fotorreceptoras y aumentar su tamaño, una característica que no había sido estudiada en detalle fuera del linaje de los vertebrados».
La luz moldea el crecimiento del ojo
Uno de los descubrimientos más llamativos concierne al papel de la luz ambiental en la regulación de este proceso. Los autores compararon gusanos mantenidos en un ciclo regular de luz-oscuridad con otros criados en completa oscuridad. En los primeros, la proliferación celular en el ojo era significativamente mayor; en los segundos, se reducía de forma drástica.
Pero en los gusanos modificados genéticamente para carecer del gen c-opsin1, esa diferencia desaparecía: crecieran en luz o en oscuridad, y mostraban niveles igualmente bajos de proliferación.
Este hallazgo resulta especialmente sorprendente porque la proteína c-opsin1 pertenece a la familia de las opsinas ciliares, que son típicas de los fotorreceptores de vertebrados. En Platynereis, hasta ahora se sabía que este gen se expresaba en fotorreceptores cerebrales no visuales, pero no en los ojos. El estudio demuestra que sí aparece en el ojo adulto, concretamente en la fase temprana de la línea celular que dará lugar a los fotorreceptores maduros basados en otra opsina: r-opsin1, una opsina rabdomérica típica de invertebrados.
En otras palabras: un mismo fotorreceptor en desarrollo llega a expresar simultáneamente dos tipos de opsinas, que suelen asociarse a sistemas visuales independientes. Esta coexistencia podría reflejar un estado ancestral en la evolución de los ojos.
Sea cual sea su origen, el trabajo muestra que la c-opsin1 es necesaria para que la luz estimule la proliferación en el ojo. Los investigadores observaron además que los gusanos carentes del gen exhibían defectos en la población final de fotorreceptores, lo que sugiere que la opsina contribuye no solo a iniciar divisiones celulares, sino también a guiar el proceso de diferenciación visual.
Un cerebro que deja de crecer al madurar
El estudio de Nature Communications no se limita al ojo. Los autores realizaron un atlas celular completo de la cabeza del gusano en cuatro etapas: inmadura, prematura y adulta sexual (hembra y macho). Las diferencias fueron radicales. Mientras los animales no reproductores mostraban una intensa actividad proliferativa en múltiples tipos celulares, los individuos maduros apenas presentaban células en división.
La secuenciación demostró que esta transición no implica muerte celular ni deterioro, sino algo más sofisticado: los progenitores que antes se dividían pasan a un estado molecular que combina genes típicos de células madre activas con genes característicos de células madre en quiescencia, un estado de reposo reversible muy estudiado en mamíferos.
En animales como los peces, los anfibios o incluso los humanos, esta quiescencia contribuye a regular el equilibrio entre mantenimiento y proliferación. En Platynereis, la entrada en quiescencia coincide con la maduración sexual, algo que tiene sentido desde un punto de vista energético: los animales son semélparos, es decir, se reproducen una sola vez antes de morir, y su fisiología se reorganiza profundamente durante esta fase final.
Primer plano del ojo tipo cámara de un poliqueto de la familia Alciopidae, capaz de una sorprendente visión de alta resolución en mar abierto. Cortesía: Michael J. Bok, Armando Macali & Anders Garm,
Modelo para entender la evolución del aparato visual
Pese a las enormes diferencias entre un gusano marino y un mamífero, el estudio identifica principios comunes en el funcionamiento de células madre que sustentan tejidos tan especializados como la retina. Estos paralelismos sugieren que ciertos mecanismos de neurogénesis podrían ser mucho más antiguos de lo que se pensaba.
Además, el hallazgo de que la luz regula el crecimiento del ojo adulto añade un elemento inesperado: los sensores lumínicos no solo detectan el entorno, sino que modulan la arquitectura del sistema visual. En un mundo marino donde las condiciones de luz cambian con la profundidad, la estación o la turbidez del agua, ajustar dinámicamente el desarrollo visual podría ser una ventaja adaptativa significativa.
Por último, la presencia de c-opsin1 en un estadio temprano del desarrollo del fotorreceptor rabdomérico alimenta un viejo debate evolutivo: ¿existió alguna vez un fotorreceptor ancestral híbrido, capaz de utilizar ambos tipos de opsinas?
El gusano marino que mira al futuro
Este trabajo convierte al modesto Platynereis dumerilii en un actor inesperado en el escenario de la biología evolutiva de la visión. Al revelar la existencia de un sistema de células madre ocular comparable funcionalmente al de vertebrados, y al desvelar la influencia directa de la luz en el crecimiento del ojo, abre nuevas vías para comprender cómo órganos complejos pueden surgir, mantenerse y adaptarse a lo largo del tiempo.
🗣️Tessmar-Raible subraya la importancia de explorar lo inesperado: «Está claro que la investigación básica, capaz de revelar lo inesperado, es esencial para comprender la complejidad biológica de la vida y las posibles consecuencias de los impactos antropogénicos».
Y recuerda algo fundamental: incluso en organismos sencillos, la evolución ha tejido soluciones extraordinariamente ingeniosas. A veces, para entender un ojo, basta con mirar muy de cerca a un gusano.▪️
Información facilitada por la Universidad de Viena
Fuente: Nadja Milivojev, Federico Scaramuzza, Pedro Ozório Brum, Camila L. Velastegui Gamboa, Gabriele Andreatta, Florian Raible & Kristin Tessmar-Raible. Light-modulated stem cells in the camera-type eye of an annelid model for adult brain Plasticity. Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-65631-0
