El nuevo atlas anatómico 3D de la rana con garras africana mejora la comprensión de los procesos de desarrollo y adaptación

Ahora está disponible un atlas anatómico en 3D del organismo modelo Xenopus laevis (rana africana con garras) para ayudar a los investigadores a comprender el desarrollo embrionario y la metamorfosis, el fascinante proceso mediante 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 de evaluar y comprender estos complejos procesos. Para aumentar la accesibilidad y la interactividad para investigadores, educadores científicos y entusiastas de la impresión 3D, estos datos se convirtieron en archivos digitales integrables disponibles gratuitamente para visualización en 3D con Sketchfab y como archivos de impresión 3D disponibles en Thingiverse. Este trabajo ha sido publicado en una revista con todos los datos disponibles. GigaCiencia.

La rana de garras africana (Xenopus laevis) se ha convertido en un organismo modelo vertebrado bien comprendido y versátil para estudios en biología del desarrollo y otras disciplinas debido a la disponibilidad de datos de múltiples especies de experimentos de trasplante que fueron pioneros en el campo de la embriología a principios de los años veinte. Experimentos desde el siglo hasta la actualidad utilizando tecnología de secuenciación del genoma de alta calidad.

Esta rana de fácil reproducción es muy adecuada para estudios de reorganización del plan corporal durante los principales cambios que ocurren cuando un renacuajo se transforma en una rana adulta, un proceso conocido como metamorfosis. Sin embargo, para seguir obteniendo una mayor comprensión de estos procesos, se necesitan tipos de datos adicionales.

El científico principal del estudio es la Universidad Dr. Masaryk (República Checa). Jakub Hornos explica: «Existe una brecha significativa en la disponibilidad de conjuntos de datos completos que cubran las últimas etapas de desarrollo de Xenopus».

Para llenar este vacío, un equipo de investigadores ha proporcionado los datos faltantes. Los autores utilizaron microtomografía de rayos X, una técnica de imágenes en 3D, para crear un atlas anatómico que describiera con mayor precisión las múltiples etapas del desarrollo de X. laevis. Utilizando un análisis detallado de sus reconstrucciones 3D en diferentes etapas de desarrollo, los autores pudieron identificar cambios clave que ocurren durante las adaptaciones anatómicas en las etapas de renacuajo a rana y adulto.

Un ejemplo sorprendente de cambios de forma que se pueden seguir con mayor detalle con estos nuevos datos de alta resolución es el ajuste de la posición de los ojos de la rana en desarrollo y el momento preciso de este cambio. Con el desarrollo del progreso, la distancia entre los ojos disminuye gradualmente.

«Esta adaptación encaja bien con la estrategia de vida de la rana, pasando de un renacuajo que vive en el agua con ojos laterales para un estilo de vida sumergido a un adulto con ojos en la cabeza, que recuerda a los cocodrilos», señalan los autores.

Durante la metamorfosis, el intestino de la rana sufre una remodelación significativa. Durante un período de 8 días, el intestino se contrae aproximadamente un 75% y el patrón en espiral cambia drásticamente. Este proceso, difícil de estudiar con otros métodos, puede seguirse de cerca mediante microtomografía de rayos X realizada por los investigadores.

Otros hechos anatómicos revelados por el nuevo atlas 3D con alta resolución espacial y temporal son las diferencias entre las ranas macho y hembra (las hembras son generalmente más grandes) y la ubicación extremadamente sutil de los dientes de X. laevis. Detrás del arco maxilar.

«Nuestro estudio pone a disposición del público todos los datos de microtomografía de rayos X, lo que permite a otros investigadores investigar los tejidos blandos y duros de este importante espécimen de vertebrado con un detalle sin precedentes», afirmó el Dr. Destaca Hornos.

Para permitir un fácil acceso a los modelos imprimibles por parte de científicos, educadores y la comunidad de impresión 3D, una colección de 40 modelos 3D renderizados en superficie del atlas anatómico de Xenopus laevis está disponible en la plataforma de diseño Thingiverse. Los modelos digitales integrables se pueden descargar del sitio web de SketchFab y verlos en un trabajo de investigación.