Científicos del Centro Nacional de Análisis Genómico (CNAG), ubicado en el Parque Científico de Barcelona, han participado en un estudio internacional liderado por el Instituto Max Planck de Genética Molecular, el Centro Max Delbrück y el Centro Andaluz de Biología del Desarrollo. En el nuevo estudio, publicado en Nature Ecology & Evolution, el equipo analizó las etapas críticas del desarrollo de las extremidades, cuando empieza a formarse la morfología del ala, comparando embriones de murciélago y de ratón.

En los mamíferos, los murciélagos han desarrollado la capacidad de volar mediante un par de alas que son estructuralmente similares a las manos humanas, ya que contienen huesos, vasos sanguíneos, nervios y tendones. La diferencia clave radica en una membrana cutánea flexible llamada quiróptero o quiropatagio, que se extiende entre los dedos alargados II al V. Otras membranas, el plagiopatagio y el uropatagio, se extienden entre las extremidades anteriores y posteriores, y entre las piernas, respectivamente. Las alas de los murciélagos pueden moverse como una mano durante el vuelo, lo que los convierte en voladores especialmente eficientes y ágiles. Esta especie se encuentra en todo el mundo, excepto en desiertos extremos y regiones polares.

Cómo surgen capacidades tan extraordinarias como el vuelo, junto con los cambios anatómicos y funcionales asociados, y cómo se codifican en el genoma, ha sido una pregunta central en la biología desde los tiempos de Darwin. Como ejemplo extremo de innovación evolutiva, el ala del murciélago ofrece un modelo único para estudiar las bases moleculares de las novedades evolutivas y la transformación morfológica.

Mediante tecnologías de vanguardia, los investigadores han descubierto aspectos sorprendentes de los programas genéticos de los murciélagos que permiten diferenciar una mano de un ala y de los cambios morfológicos que hacen posible el vuelo. Llevaron a cabo análisis del genoma completo y transcriptómicos a escala de célula individual (scRNA-seq), y aplicaron herramientas computacionales avanzadas para interpretar los datos.

“Hemos elegido a los murciélagos porque son un ejemplo excelente de adaptación fenotípica. Las extremidades son un modelo perfecto para observar cómo la evolución produce formas y funciones diferentes”, explica el profesor Stefan Mundlos, autor del estudio. “Piensa en las extremidades de un caballo o las aletas de un delfín, o en nuestras manos o un ala. Son ejemplos claros de cómo la evolución transforma una estructura en algo completamente diferente”.

Uno de los grandes retos de este campo de investigación es la comparación de datos genómicos y unicelulares entre diferentes especies, especialmente cuando se trabaja con organismos no modelo, como los murciélagos. Sin embargo, esta tecnología de vanguardia permite una visión única de la actividad génica de cada célula dentro de un órgano durante las distintas etapas del desarrollo. Al comparar las extremidades anteriores (alas) y posteriores (piernas) en murciélagos y ratones, los científicos pudieron clasificar los tipos celulares implicados en la formación de las alas y realizaron descubrimientos inesperados.

«Una de las mayores sorpresas para nosotros fue que todos los tipos celulares y funciones de las extremidades parecen estar conservados entre especies. Inicialmente, pensábamos que esta tecnología y análisis nos proporcionarían una visión clara de algunos tipos celulares únicos de los murciélagos responsables de formar las alas, ya que estas y las extremidades de los ratones son muy diferentes entre sí», explica Francisca M. Real, autora del estudio.

Los científicos demostraron un concepto evolutivo importante que opera durante el desarrollo: los mismos programas genéticos se reutilizan en otras células en lugar de inventar otros nuevos. En particular, se mostró que las células que forman el quiropatagio no son fundamentalmente diferentes de las células de otras partes de las extremidades. Lo que cambia es el momento y la localización de la activación génica. En otras especies, estos genes se activan normalmente al inicio del desarrollo y solo en la parte proximal del brote de la extremidad. En los murciélagos, sin embargo, los mismos genes se reactivan más tarde y en regiones más distales de la extremidad en desarrollo.

“Las células presentes en la parte proximal de la extremidad son similares, en identidad, a las que luego forman el ala. Esto refleja cómo funciona la evolución. La gran pregunta es cómo se regula este programa genético con tanta precisión en el espacio y en el tiempo. ¿Podemos identificar diferencias significativas en el genoma que desencadenen todo este proceso desde el principio?”, concluye Christian Feregrino, primer autor del estudio.

» Artículo de referencia: Schindler, M., Feregrino, C., Aldrovandi, S. et al. Comparative single-cell analyses reveal evolutionary repurposing of a conserved gene programme in bat wing development. Nat Ecol Evol (2025). doi: https://doi.org/10.1038/s41559-025-02780-x.

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