Meet the Fish That Could Regrow Fins A Million Years Before The Axolotl Got Here
January 30, 2026
Humans Lost It. Axolotls Kept It. Fish Never Forgot.
The axolotl is a smiling, camera-loving, bright-pink and fluffy gill-adorned, endangered salamander that attracts scientists and public fans alike for its extraordinary regenerative abilities.
It can regrow limbs, as well as parts of its heart and even parts of its brain and spinal cord, without scarring. Scientists have long considered the axolotl a champion of regeneration with unparalleled abilities among animals with backbones.
But the axolotl might have just met its match: the Senegal bichir, a prehistoric-looking African freshwater fish that can regrow entire fins.
In one of the most comprehensive cross-species studies of fin and limb regeneration to date, LSU researchers show that regeneration isn’t a rare ability only certain animals gained.
Rather, it is an evolutionarily ancient ability that most limbed vertebrates (tetrapods) lost, but some species of fish and amphibians, such as the bichir and the cherished axolotl, retained.
In an article published in Nature Communications on Jan. 22, LSU biological sciences assistant professor Igor Schneider and his lab used modern sequencing techniques to examine gene activity associated with regeneration.
The team examined which genes are turned on and off within individual cells at the site of limb or fin regeneration in three key species: the zebrafish, the axolotl, and Polypterus senegalus (the Senegal bichir).
Right left to right, Igor Schneider assistant professor of biological sciences, LSU College of Science, left, with lab team members Josane Sousa, postdoctoral researcher, center, and Gabriela Lima, PhD candidate.
Problema: Evidencia creciente sugiere que la regeneración de aletas es una capacidad ancestral de los vertebrados. Sin embargo, el conjunto de herramientas celulares y genéticas que subyacen a la regeneración tanto en salamandras modernas como en peces óseos evolutivamente más antiguos ha permanecido como un misterio. Esto se debe en parte a que la mayoría de las investigaciones sobre la regeneración de aletas se han centrado en el pez cebra, que solo posee capacidades de regeneración parcial.
Solución: Los científicos de LSU han llevado a cabo la comparación de especies más extensiva sobre regeneración hasta la fecha. Ellos Investigaron a resolución unicelular los procesos de regeneración del bichir senegalés, un pez de agua dulce evolutivamente antiguo capaz de regenerar aletas completas, junto con los del axolote y el pez cebra.
Impacto: Al comparar las células y los genes implicados en la regeneración de aletas y extremidades en tres especies clave, los investigadores de LSU identificaron un conjunto compartido de herramientas regenerativas que podría señalar el camino hacia dianas clave para la medicina regenerativa.
Conozca al pez que podía regenerar aletas un millón de años antes de que llegara el axolote
Los humanos lo perdieron. Los axolotes lo conservaron. Los peces nunca lo olvidaron.
El axolote es una salamandra sonriente, amante de las cámaras, de color rosa brillante y adornado con branquias esponjosas, actualmente en peligro de extinción, que atrae por igual a científicos y al público general por sus extraordinarias capacidades regenerativas. El axolote puede regenerar extremidades, así como partes de su corazón e incluso partes de su cerebro y médula espinal, sin dejar cicatrices. Durante mucho tiempo, los científicos han considerado al axolote un campeón de la regeneración, con habilidades incomparables entre los animales con columna vertebral. Sin embargo, axolote podría haber encontrado a su rival: el bichir senegalés, un pez africano de agua dulce con aspecto prehistórico capaz de regenerar aletas completas.
En uno de los estudios comparativos entre especies más exhaustivos sobre regeneración de aletas y extremidades realizados hasta la fecha, investigadores de LSU muestran que la regeneración no es una capacidad rara que solo ciertos animales adquirieron. En lugar de eso, es una capacidad evolutivamente antigua que la mayoría de los vertebrados con extremidades (tetrápodos) perdió, pero que algunas especies de peces y anfibios, como el bichir y el apreciado axolote, conservaron.
En un artículo publicado en Nature Communications el 22 de enero de 2026, el profesor asistente de ciencias biológicas de LSU Igor Schneider y su laboratorio utilizaron técnicas modernas de secuenciación para examinar la actividad génica asociada con la regeneración. El equipo analizó qué tipo genes se activan y desactivan dentro de células individuales en el sitio de regeneración de extremidades o aletas en tres especies clave: el pez cebra, el axolote y Polypterus senegalus (el bichir senegalés).
La incorporación del bichir fue clave: este pez de aletas radiadas se separó de otros linajes de peces hace casi 400 millones de años, y su linaje existía mucho antes de que aparecieran las salamandras. En caso de que mecanismos celulares y genéticos similares sustenten tanto la regeneración de aletas en el bichir como la regeneración de extremidades en el axolote, la regeneración podría haber sido una característica común entre los vertebrados antiguos.
El equipo examinó qué tipos celulares se desplazaban hacia los sitios de amputación de aletas o extremidades y observó cambios en la actividad génica durante varios días en el tejido en regeneración. Ellos encontraron evidencia sólida de un conjunto ancestral de herramientas genéticas compartidas e involucradas en la regulación génica, con algunas diferencias clave entre especies, que sustenta tanto la regeneración de aletas como la de extremidades.
“Hemos demostrado, mediante una comparación profunda a nivel de células individuales, que muchas de las principales características fisiológicas y genéticas de la regeneración de extremidades también se despliegan durante la regeneración de aletas”, afirmó Josane Sousa, investigadora posdoctoral en LSU y primera autora del nuevo estudio.
Una capacidad ancestral
Hace poco más de una década, los investigadores encontraron evidencia fósil convincente de que la regeneración de extremidades en adultos no es un rasgo exclusivo de las salamandras modernas. Fósiles de parientes de anfibios de hace más de 300 millones de años muestran signos de extremidades regeneradas, incluyendo rayos de aleta adicionales. En 2019, el laboratorio de Schneider descubrió que peces que representan todos los linajes principales de peces óseos, incluido el bichir senegalés, pueden regenerar una aleta completa.
“La capacidad regenerativa es más común de lo que se apreciaba anteriormente”, dijo Schneider. “El pez cebra, que solo tiene capacidad parcial de regeneración de aletas, podría ser en realidad un caso atípico.”
Estos descubrimientos impulsaron nuevos esfuerzos para identificar el conjunto de herramientas regenerativas que las salamandras heredaron de sus ancestros. ¿Son realmente únicas algunas de las capacidades regenerativas del axolote, o en realidad son herencias transmitidas? ¿Y qué mecanismos genéticos y celulares son verdaderamente fundamentales y necesarios para la regeneración de aletas en cualquier especie? El laboratorio de Schneider buscaba respuestas.
Estudiar una capacidad ancestral: el desafío de comparar aletas con pies
Gran parte de lo que los científicos saben sobre la regeneración de aletas, y por tanto sobre la evolución de las capacidades regenerativas a medida que los peces dieron origen a los animales terrestres, proviene de estudios en pez cebra. Los peces cebra adultos pueden regenerar aletas amputadas, pero la regeneración se limita a la región distal de los radios de la aleta y no incluye las estructuras proximales más cercanas a la pared corporal. El problema es que las rayas de aleta distales no son muy similares a los huesos de las extremidades de los tetrápodos. Así que resulta difícil identificar mecanismos ancestrales compartidos de regeneración comparando la regeneración de aletas del pez cebra con la regeneración de extremidades del axolote.
Es aquí donde entra en escena Polypterus senegalus, un modelo emergente para científicos que estudian la regeneración. Este pez puede regenerar completamente sus aletas pectorales, que son anatómicamente complejas y poseen estructuras óseas muy similares a las de las extremidades de los tetrápodos, junto con músculos, articulaciones, nervios y vasos sanguíneos asociados. La regeneración de aletas en Polypterus es un paralelismo más cercano a la regeneración de extremidades y puede ayudar a los científicos a distinguir mejor qué mecanismos regenerativos son ancestrales y cuáles podrían haberse desarrollado de manera exclusiva en las salamandras.
En todos los organismos vivos, la información genética fluye del ADN al ARN, que transporta las instrucciones para fabricar proteínas, los verdaderos efectores de la vida celular. Aunque todas las células en los cuerpos de peces, salamandras o humanos contienen originalmente la misma huella de ADN, no todos los genes de esa huella están activos o se expresan como ARN en cada célula. Diferentes tipos de células, como las células sanguíneas, inmunitarias, cartilaginosas u óseas, tienen apariencias y comportamientos distintos porque sus genes se expresan de manera diferencial en ARN.
En todos los organismos vivos, la información genética fluye del ADN al ARN, que transporta las instrucciones para fabricar proteínas, los verdaderos efectores de la vida celular. Aunque todas las células en los cuerpos de peces, salamandras o humanos contienen originalmente la misma huella de ADN, no todos los genes de esa huella están activos o se expresan como ARN en cada célula. Diferentes tipos de células, como las células sanguíneas, inmunitarias, cartilaginosas u óseas, tienen apariencias y comportamientos distintos porque sus genes se expresan de manera diferencial en ARN.
Resolver misterios mediante la secuenciación de ARN
El laboratorio de Schneider utilizó secuenciación de ARNa nivel de células individuales y transcriptómica espacial para comprender qué genes se expresan en qué células y en ubicaciones específicas dentro de aletas y extremidades en regeneración.
El laboratorio recolectó células de aletas intactas y de aletas en regeneración de Polypterus. Se analizó el material genético de 63.000 células para examinar cambios en la actividad génica. Se etiquetó cada célula con códigos de barras y secuenciaron su ARN para identificar qué genes se activaban o desactivaban para sostener la regeneración.
El equipo también creó portaobjetos especiales de microscopía de aletas de Polypterus y extremidades de axolote en diferentes etapas de regeneración y generó un mapa de los distintos tipos celulares presentes y de sus patrones de expresión génica. Luego compararon estos datos con datos de expresión génica de aletas regenerantes de pez cebra y axolote, utilizando conjuntos de datos originales así como conjuntos de datos disponibles públicamente.
Un conjunto común de herramientas regenerativas
El laboratorio de Schneider encontró evidencia de un conjunto común de herramientas regenerativas que puede depender de la combinación adecuada de actividad metabólica así como de células inmunitarias y de la capacidad de las células madre para reponer tejido perdido.
El equipo analizó el material genético de 63.000 células de aletas de bichir antes de la amputación y durante la regeneración. Descubrieron que, en primer lugar, células migratorias y proliferativas (que crecen y se dividen) y células epidérmicas ayudan a cerrar la herida. Luego, las células del tejido conectivo y células inmunitarias llegan en grandes cantidades, ayudando a regenerar hueso, músculo, nervio y tejido conectivo. Procesos similares ocurren en la regeneración de extremidades del axolote.
En bichires, axolotes y peces cebra, se forma una estructura altamente regenerativa en el sitio de la herida. El equipo de Schneider encontró que, entre especies, las células dentro de esta estructura exhiben una mayor actividad de detección y reparación de daño en el ADN. Estas células también muestran una mayor actividad de un gen llamado HIF1A. Este gen codifica una proteína (factor inducible por hipoxia 1-alfa) que controla muchos otros genes involucrados en la respuesta celular a bajos niveles de oxígeno. Una mayor actividad de HIF1A permite a las células aumentar la glucólisis, descomponiendo azúcares para obtener energía sin utilizar oxígeno.
“Todos los organismos regeneradores experimentan una reprogramación metabólica para superar bajas concentraciones de oxígeno y obtener energía de la glucólisis”, dijo Schneider. Curiosamente, en los humanos, el aumento de la actividad de HIF1A y de la glucólisis es común en las células cancerosas.
Otra pista para afrontar bajos niveles de oxígeno durante el rápido crecimiento tisular es clave para la regeneración: las células de la piel en el sitio de la herida de una aleta expresan mioglobina, un gen que normalmente solo se expresa en células musculares.
“En los humanos, la única otra instancia en la que la mioglobina se expresa en células distintas del músculo es en las células cancerosas, que necesitan superar condiciones hipóxicas locales”, dijo Schneider. “Las salamandras carecen de un gen de mioglobina, por lo que pueden resolver este problema de hipoxia en la herida mediante un mecanismo desconocido.”
Los investigadores también observaron una respuesta inmunitaria estrechamente coreografiada en todas las especies regenerativas que estudiaron. Esta reacción comienza con la llegada de células inmunitarias que montan una respuesta proinflamatoria para cerrar la herida inicial, pero luego transita hacia una respuesta antiinflamatoria.
“Los mamíferos solo montan una respuesta inflamatoria que conduce a la deposición de tejido para cicatrizar y no activan la segunda fase pro-regenerativa y antiinflamatoria”, dijo Schneider. “Las señales precisas que permiten a los regeneradores activar esta segunda fase aún se desconocen. Pero, por lo que podemos decir, los humanos no carecen de la mayoría de los genes clave para esta respuesta inmunitaria pro-regenerativa; simplemente no los activan en el momento adecuado.”
Un papel sorprendente de los glóbulos rojos
Uno de los hallazgos más sorprendentes del equipo, según Schneider, es que los glóbulos rojos irrumpen en las aletas de bichir y las extremidades de axolote en regeneración, pero no en los radios de aletas del pez cebra. Estas células transportan oxígeno, sí, pero en los regeneradores parecen estar haciendo mucho más.
“Encontramos que estos glóbulos rojos expresan genes que normalmente no expresan, incluidos HIF4A y TRAF3IP3”, dijo Schneider. HIF4A es un gen sensor de oxígeno previamente descrito como presente en algunas especies de peces. TRAF3IP3 ayuda a regular la actividad de las células inmunitarias.
“En los regeneradores, los glóbulos rojos pueden producir señales que regulan procesos como la inflamación y la detección de oxígeno. Curiosamente, los humanos no poseen el gen HIF4A, lo que lo convierte en un objetivo interesante para estudios futuros.”
Una herencia perdida e implicaciones terapéuticas
¿Por qué los humanos y otros mamíferos forman cicatrices mientras que los bichires y los axolotes pueden regenerar tejidos complejos? Si nuestros ancestros tenían esta capacidad, ¿Por qué la perdimos?
“Parece que la prioridad para los amniotas, que incluyen reptiles, aves y mamíferos, es cerrar rápidamente una herida”, dijo Schneider, “quizás para limitar la infección y la deshidratación.”
La cicatrización y la regeneración son soluciones diferentes al mismo problema: sobrevivir a la pérdida de una extremidad o una aleta, explica Schneider. Para los animales terrestres, perder una extremidad reduce las probabilidades de supervivencia hasta tal punto que, quizá, la capacidad de regenerarla no proporcionó una ventaja de supervivencia suficiente (al menos no con la rapidez necesaria) como para que la evolución conservara esta habilidad ingeniosa pero energéticamente costosa.
“La pérdida de una extremidad probablemente perjudica la capacidad de un animal terrestre para buscar presas y escapar de depredadores mucho más que en el caso de un vertebrado acuático”, dijo Schneider.
Schneider espera que, al identificar las claves que desbloquean la actividad génica regenerativa, podamos aprovecharlas para la medicina regenerativa. Durante la regeneración de aletas del bichir, 4.393 genes se expresan de manera diferencial. Pero ¿qué controla su expresión? El equipo de Schneider identificó a los factores de transcripción Activator Protein-1 (AP-1) como posibles reguladores maestros de los genes de regeneración de aletas y extremidades, ya que controlan el acceso físico al plano de ADN en la vecindad de estos genes. Los factores de transcripción AP-1 han sido implicados en el cáncer humano, pero ¿podrían ser domados para la regeneración?
The addition of the bichir was key: this ray-finned fish split off from other fish lineages almost 400 million years ago, and its lineage was around long before salamanders appeared. If similar cellular and genetic mechanisms underlie both bichir fin and axolotl limb regeneration, then regeneration may have been a common feature among ancient vertebrates.
The team examined which cell types moved into sites of fin or limb amputation and observed changes in gene activity over several days in regenerating tissue. They found strong evidence of a shared ancestral genetic and gene regulatory toolkit, with some key differences across species, that supports both fin and limb regeneration.
“We’ve shown, through an in-depth comparison at the single cell level, that many major physiological and genetic features of limb regeneration are actually also deployed during fin regeneration,” said Josane Sousa, a postdoctoral researcher at LSU and the first author of the new study.
Problem
Increasing evidence suggests that appendage regeneration is an ancient vertebrate ability. However, the cellular and genetic toolkit underlying regeneration in both modern salamanders and evolutionarily older bony fishes has remained a mystery. This is partly because most research on fin regeneration has focused on zebrafish, which only have partial regeneration abilities.
Solution
LSU researchers have conducted the most extensive cross-species examination of regeneration to date. They investigated, at single-cell resolution, the regeneration processes of the Senegal bichir, an evolutionarily ancient freshwater fish that can regrow entire fins, along with those of axolotls and zebrafish.
Impact
By comparing the cells and genes involved in fin and limb regeneration across three key species, LSU researchers identify a shared regeneration toolkit that could point the way to key targets for regenerative medicine.
An Ancient Ability
A little over a decade ago, researchers found compelling fossil evidence that adult limb regeneration isn’t a unique trait of modern salamanders.
Fossils of amphibian relatives from over 300 million years ago show signs of regrown limbs, including extra digits. In 2019, Schneider’s lab found that fish representing all major bony fish lineages, including the Senegal bichir, can regrow an entire fin.
“Regenerative ability is more common than previously appreciated,” Schneider said. “Zebrafish, which have only partial fin regenerative capacity, may actually be an outlier.”
These discoveries sparked renewed efforts to identify the regeneration toolkit that salamanders inherited from their ancestors. Are any of the axolotl's regenerative abilities truly unique, or are they actually hand-me-downs? And what genetic and cellular mechanisms are truly foundational and required for appendage regeneration in any species?
Schneider’s lab wanted answers.
The Senegal bichir fish, left, and axolotl salamander
The Challenge of Comparing Fins to Feet
Much of what scientists know about fin regeneration, and thus the evolution of regeneration capabilities as fish gave rise to land animals, comes from zebrafish studies. Adult zebrafish can regrow amputated fins, but regeneration is limited to the distal fin ray region and does not include the proximal structures closest to the body wall.
The problem is that the distal fin rays aren’t very similar to tetrapod limb bones. It’s difficult to identify shared ancestral mechanisms of regeneration by comparing zebrafish fin regrowth and axolotl limb regrowth.
Enter Polypterus senegalus, an emerging model for scientists studying regeneration.
It can completely regrow its pectoral fins, which are anatomically complex and have bony structures very similar to tetrapod limb bones, along with associated muscles, joints, nerves, and blood vessels.
Polypterus fin regeneration is a closer parallel to limb regeneration and can help scientists better distinguish which regeneration mechanisms are ancestral and which might have been uniquely developed in salamanders.
Solving Mysteries Through RNA Sequencing
Schneider’s lab used single-cell RNA sequencing and spatial transcriptomics to understand which genes are expressed in which cells at specific locations in regenerating fins and limbs.
The lab collected cells from intact fins and regenerating fins of Polypterus. They profiled the genetic material in 63,000 cells to examine changes in gene activity. They barcoded each cell and sequenced its RNA to identify which genes were turned on or off to support regeneration.
The team also created special microscopy slides of Polypterus fins and axolotl limbs at different stages of regeneration and created a map of the different cell types present and their gene expression patterns. They then compared this data with gene expression data from regenerating zebrafish and axolotl appendages, using both original and publicly available datasets.
DNA to RNA
In all living organisms, genetic information flows from DNA to RNA, which carries the instructions to make proteins, the veritable workers of cellular life. While all cells in the bodies of fish, salamanders, or humans originally contain the same DNA blueprint, not all of the genes in this blueprint are active or expressed as RNA in each cell. Different types of cells, such as blood, immune, cartilage, or bone cells, look and behave differently because their genes are differentially expressed into RNA.
A Common Regeneration Toolkit
Schneider’s lab found evidence of a common regeneration toolkit. And it may be as much about the right mix of metabolic and immune cell activity as the ability of stem cells to replenish lost tissue.
The team profiled the genetic material in 63,000 cells from bichir fins before amputation and during regeneration. They found that first, migrating and proliferating (growing and dividing) cells and epidermal cells help close the wound.
Then connective tissue and immune cells arrive in droves, helping regenerate bone, muscle, nerve, and connective tissue. Similar processes occur in regenerating axolotl limbs.
In bichirs, axolotls, and zebrafish, a highly regenerative structure forms at the wound site. Schneider’s team found that across species, cells within this structure exhibit greater DNA damage sensing and repair activity.
These cells also show increased activity of a gene called HIF1A. This gene encodes a protein (hypoxia-inducible factor 1-alpha) that controls many other genes involved in how cells respond to low oxygen. Greater HIF1A activity allows cells to ramp up glycolysis, breaking down sugars for energy without using oxygen.
“All regenerators undergo a metabolic rewiring to overcome low oxygen concentrations and retrieve energy from glycolysis,” Schneider said. Interestingly, in humans, increased HIF1A and glycolysis activity are common in cancer cells.
Another clue that coping with low oxygen during rapid tissue growth is key for regeneration:
the skin cells at a fin wound site express myoglobin, a gene normally expressed only
by muscle cells.
“In humans, the only other instance where myoglobin is expressed in cells other than
muscles is cancer cells, which need to overcome local hypoxic conditions,” Schneider
said. “Salamanders lack a myoglobin gene, so they may solve this hypoxia problem in
the wound via an unknown mechanism.”
The researchers also observed, across all regenerative species they studied, a tightly
choreographed immune response. It starts with immune cells moving in and mounting
a pro-inflammatory response to close the initial wound, but transitions to an anti-inflammatory
response.
“Mammals will only mount an inflammatory response that will lead to scar tissue deposition,
and will not activate the pro-regenerative and anti-inflammatory second phase,” Schneider
said. “The precise signals that allow regenerators to trigger this second phase are
yet unknown. But as far as we can tell, humans are not missing most of the key genes
for this pro-regenerative immune response; they simply do not activate them at the
right time.”
A Surprising Role for Red Blood Cells
One of the team’s most surprising findings, Schneider said, is that red blood cells rush into regenerating bichir fins and axolotl limbs, but not zebrafish fin rays. These cells carry oxygen, yes, but in regenerators, they appear to be doing much more.
“We found these red blood cells expressing genes they don’t typically express, including HIF4A and TRAF3IP3,” Schneider said. HIF4A is an oxygen-sensor gene previously reported as present in some fish species. TRAF3IP3 helps regulate immune cell activity.
“In regenerators, red blood cells may produce signals that regulate processes such as inflammation and oxygen sensing. Interestingly, humans do not have the HIF4A gene, making it an interesting target for future studies.”
A Lost Inheritance and Therapeutic Implications
Why do humans and other mammals scar while bichirs and axolotls can regrow complex tissue? If our ancestors had this ability, why did we lose it?
“It seems as if the priority for amniotes, which includes reptiles, birds, and mammals, is to rapidly close a wound,” Schneider said, “perhaps to limit infection and dehydration.”
Scarring and regeneration are different solutions to the same problem: surviving a limb or fin loss, Schneider explains. For land animals, losing a limb lowers the chances of survival to such an extent that, perhaps, the ability to regenerate the limb didn’t provide enough of a survival advantage (at least not quickly enough) for evolution to have held onto this nifty but energetically costly ability.
“Limb loss arguably hurts a land animal’s ability to seek prey and escape predators much more than that of an aquatic vertebrate,” Schneider said.
Schneider hopes that by identifying the keys that unlock regenerative gene activity, we might harness them for regenerative medicine. During bichir fin regeneration, 4,393 genes are differentially expressed. But what controls their expression? Schneider’s team identified Activator Protein-1 (AP-1) transcription factors as potential master regulators of fin and limb regeneration genes, as they control physical access to the DNA blueprint in the vicinity of these genes. AP-1 transcription factors have been implicated in human cancer, but could they be tamed for regeneration?
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