Nuevo atlas anatómico en 3D de la rana africana de uñas aumenta la comprensión de los procesos de desarrollo y metamorfosis

16 de julio de 2024

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por GigaScience

Un atlas anatómico en 3D del organismo modelo Xenopus laevis (la rana africana de uñas) ahora está disponible para ayudar a los investigadores a comprender el desarrollo embrionario y la metamorfosis: el proceso intrigante por el cual un renacuajo se transforma en una rana adulta.

La falta de disponibilidad de este tipo de datos ha limitado en gran medida la capacidad para evaluar y comprender estos complejos procesos. Para aumentar el acceso y la interactividad para los investigadores, educadores científicos e incluso entusiastas de la impresión en 3D, estos datos se han convertido en archivos digitales incrustables gratuitos para ver en 3D con Sketchfab y como archivos de impresión en 3D disponibles en Thingiverse. Este trabajo, junto con todos los datos disponibles, se ha publicado en la revista GigaScience.

La rana africana de uñas (Xenopus laevis) se ha convertido en un organismo modelo vertebrado bien entendido y versátil para estudios en biología del desarrollo y otras disciplinas debido a la disponibilidad de múltiples tipos de datos, desde experimentos de trasplante fundamentales para el campo de la embriología a principios del siglo XX hasta experimentos actuales que utilizan tecnología de secuenciación de genoma de alta calidad.

Esta rana fácil de criar es particularmente adecuada para estudios de reorganización del plan corporal durante los grandes cambios que ocurren cuando el renacuajo se transforma en una rana adulta, un proceso llamado metamorfosis. Sin embargo, para avanzar en la comprensión de estos procesos, hay una gran necesidad de un tipo adicional de datos.

El Dr. Jakub Harnos de la Universidad Masaryk (República Checa), un científico líder del estudio, explica que 'existe una notable brecha en la disponibilidad de conjuntos de datos completos que abarquen las etapas de desarrollo tardío de Xenopus'.

Para llenar este vacío, el equipo de investigadores ahora proporciona estos datos faltantes. Los autores utilizaron microtomografía de rayos X, una técnica de imagen en 3D, para crear un atlas anatómico que describiera con mayor precisión las múltiples etapas del desarrollo de X. laevis. Mediante un análisis detallado de sus reconstrucciones en 3D en las diversas etapas de desarrollo, los autores pudieron señalar los cambios clave que ocurren durante las transformaciones anatómicas en las etapas de renacuajo a rana pequeña a adulto maduro.

Un ejemplo destacado de los cambios de forma que se pueden seguir con mucho detalle con estos nuevos datos de alta resolución es el ajuste de la posición de los ojos en desarrollo de la rana, y el momento exacto de este cambio. Con el desarrollo, la distancia entre los ojos disminuye progresivamente.

'Esta adaptación se alinea bien con la estrategia de vida de la rana, haciendo la transición de un renacuajo que vive en el agua con ojos laterales a un adulto con ojos posicionados en la parte superior de la cabeza para un estilo de vida sumergido, reminiscente de los cocodrilos,' señalan los autores.

El intestino de la rana también experimenta una remodelación significativa durante la metamorfosis. Durante un período de 8 días, el intestino se acorta alrededor del 75%, y el patrón de enrollamiento cambia radicalmente. Este proceso, que es difícil de estudiar con otros métodos, puede seguirse en detalle con microtomografía de rayos X producida por los investigadores.

Otros datos anatómicos que se muestran en alta resolución espacial y temporal en el nuevo atlas anatómico en 3D son las diferencias entre las ranas machos y hembras (las hembras terminan siendo más grandes, en general) y la posición muy sutil de los dientes de X. laevis, que están ocultos detrás del arco maxilar.

'Nuestro estudio proporciona todos los datos de microtomografía de rayos X de manera abierta, permitiendo que otros investigadores investiguen tanto los tejidos blandos como los duros con un detalle sin precedentes en este modelo vertebrado clave,' enfatiza el Dr. Harnos.

Para permitir a los científicos, educadores y a la comunidad de impresión en 3D acceder fácilmente a modelos imprimibles, una colección de 40 modelos en 3D renderizados en superficie del atlas anatómico de Xenopus laevis están disponibles en la plataforma de diseño Thingiverse. Los modelos digitales incrustables también se pueden descargar desde el sitio web de Sketchfab y se pueden ver en el artículo de investigación.

Más información: Jakub Harnos et al, Unveiling Vertebrate Development Dynamics in Frog Xenopus laevis using Micro-CT Imaging, GigaScience (2024). DOI: 10.1093/gigascience/giae037

Información del diario: GigaScience

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