La cabeza de una tortuga: una máquina del tiempo con huellas de millones de años de evolución

A primera vista, la piel de los vertebrados parece ser un territorio bien explorado, pero un reciente estudio de la Universidad de Ginebra ofrece una perspectiva radicalmente distinta. Los científicos han descubierto que la cabeza de las tortugas está cubierta por escamas que se forman mediante dos mecanismos completamente diferentes: procesos genéticamente programados y fuerzas puramente físicas. Esta combinación no se había observado antes en ninguna otra especie de vertebrado.

En la mayoría de los animales, las estructuras dérmicas —ya sean pelos, plumas o escamas— se desarrollan a partir de regiones especializadas del epitelio conocidas como placodas. Estas estructuras emergen como respuesta a señales moleculares y activan una compleja cascada de interacciones celulares. Sin embargo, en los cocodrilos, como se demostró en un trabajo anterior del mismo equipo, la piel de la cabeza adquiere su relieve característico debido a tensiones mecánicas, sin la intervención de placodas ni la activación de genes responsables del morfogénesis.

De forma similar, en los bordes de la cabeza de las tortugas se activan genes asociados al desarrollo de placodas, lo que da lugar a zonas de escamas simétricas y organizadas con precisión. Aquí todo ocurre según el patrón conocido por los biólogos: las moléculas señal regulan la división celular y la formación del relieve. Estas zonas pueden considerarse ejemplos típicos de control morfogenético molecular-genético.

Pero la parte superior de la cabeza se comporta de forma completamente diferente: en estas áreas no se observan signos de actividad placodal. Los métodos visuales y computacionales demostraron que la piel se estira sobre el tejido óseo en desarrollo, el cual crece más lentamente. Como resultado, se forman pliegues en la superficie que con el tiempo se transforman en patrones escamosos.

Para comprobar esta hipótesis, el equipo utilizó microscopía de lámina de luz en 3D y modelado por computadora. Los resultados confirmaron que las fuerzas físicas, originadas por diferentes velocidades de crecimiento tisular, pueden efectivamente generar patrones geométricos estables y predecibles. Estas deformaciones siguen una lógica definida y se reproducen en múltiples muestras.

Según Rory Cooper, uno de los autores, es precisamente esta naturaleza mecánica la que explica la asimetría y la irregularidad de las formas en la parte superior de la cabeza. Su colega Ebrahim Jahanbakhsh añadió que el patrón de las escamas puede variar no solo entre individuos, sino incluso entre los lados de una misma cabeza —tal es la alta plasticidad individual del sistema.

Desde una perspectiva evolutiva, esta observación es especialmente significativa. Todos los representantes del orden Testudinata, incluidas las tortugas terrestres y marinas, forman la línea de parentesco más cercana con cocodrilos y aves. El hecho de que dos de estos tres grupos conserven un mecanismo de formación escamosa basado en fuerzas mecánicas indica un origen muy antiguo. Es posible que este mecanismo ya existiera en los antepasados de los dinosaurios.

Milinkovitch subraya que no se trata de una excepción o de una adaptación aleatoria, sino de una estrategia heredada que fue parcialmente perdida con el tiempo. Las aves, al parecer, han adoptado por completo un sistema de formación de la piel controlado molecularmente, abandonando la parte mecánica. Las tortugas, en cambio, han conservado ambas, convirtiéndose así en un modelo único para el estudio de la diversidad de mecanismos de desarrollo.

En otras palabras, si antes se pensaba que los patrones complejos observados en los fósiles eran el resultado exclusivo del control genético, ahora no se descarta que muchos de ellos hayan surgido debido a la distribución de tensiones mecánicas en los tejidos en crecimiento.

Más allá de la ciencia académica, este descubrimiento tiene un potencial aplicado. En el ámbito de la biomimética, que estudia los principios de soluciones naturales para innovaciones tecnológicas, estos mecanismos abren el camino al diseño de materiales flexibles y autoformables. Y en medicina regenerativa, podrían utilizarse para modelar el crecimiento de tejidos o controlar la recuperación de la piel tras lesiones.

La próxima vez que observe a una simpática tortuga en el zoológico, piense que sus escamas no son solo una protección: son una crónica fosilizada escrita al mismo tiempo por los genes y por la dura lucha por la supervivencia.