Estudio de «fósiles vivientes» de lenta evolución revela ideas clave sobre la genética
Por Mike Cummings, Universidad de Yale
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El aligátor gar o catán y otras especies gar, son «fósiles vivientes» que
exhiben poca diversidad o diferencias fisicas de sus ancestros que vivieron
hace decenas de millones de años atrás. Créditos: David Solomon
Charles Darwin
acuñó el término «fósiles vivientes» en 1859, para describir a los organismos
que muestran poca diversidad o diferencias físicas en sus especies comparados
con sus ancestros en el registro fósil. En un nuevo estudio, los investigadores
de Yale proporcionaron la primera evidencia de un mecanismo biológico que
explica cómo se originan los fósiles vivientes en la naturaleza.
El
estudio, publicado en la revista Evolution, demuestra que los gars —un
grupo antiguo de peces con aletas radiadas que calzan con la definición de
fósil viviente— tienen la tasa más baja de evolución molecular de todos los
vertebrados con mandíbula, esto quiere decir que su genoma cambia con menor rapidez
que el de otros animales.
Al conectar este
hallazgo con el proceso de hibridación —Cuando dos especies distintas producen
descendencia viable— de las especies gar en la naturaleza que compartieron
linaje por última vez durante la era de los dinosaurios, los investigadores
logran demostrar que la lenta tasa de evolución de su genoma impulsa su falta
de diversidad en su especie.
«Demostramos que
la lenta tasa de evolución molecular de los gars ha dificultado su tasa de
desarrollo evolutivo», comenta Thomas J. Near, profesor de Ecología y Biología
Evolutiva en la Facultad de artes y Ciencia de Yale y autor principal del
estudio. «En esencia, este es el primer ejemplo en el que la ciencia demuestra
que un linaje, a través de un aspecto intrínseco de su biología, calza con el
criterio de fósil viviente».
Los
investigadores especulan que los gars tienen un sistema de reparación del ADN
inusualmente fuerte, lo que les permite corregir mutaciones somáticas y germinales —Alteraciones en el ADN que se dan
antes y luego de la concepción- — de forma más eficiente que la mayoría de los
vertebrados.
Si se llega a
confirmar, estos hallazgos podrían tener implicaciones profundas para la salud
humana, indicó Near, curador del Bingham Oceonographic de ictiología del Museo
Yale Peabody.
«La mayoría de
tipos de cáncer son mutaciones somáticas que representan fallos en los
mecanismos de reparación del ADN de un individuo», comentó. «Si un estudio más
extensivo prueba que los mecanismos de reparación del ADN de los gars son
extremadamente eficientes y se descubre por qué, podríamos empezar a pensar
sobre sus aplicaciones en la salud humana».
Las
siete especies vivientes de gar son estructuralmente casi idénticas a los
fósiles gar del periodo Jurásico de hace aproximadamente 150 millones de años.
Uno de los dos principales linajes vivientes de gar empiezan a aparecer en el registro fósil desde hace 100 millones de años atrás, en la mitad del
período cretácico.
Un nuevo estudio halló que los gars tienen la tasa más lenta de evolución
molecular de todos los vertebrados con mandíbula. Esto significa que su genoma
cambia de forma más lenta que los otros animales. Créditos: David Solomon
Al
analizar un conjunto de datos de 1.105 exones —la región codificante del ADN—
de una muestra de 471 especies de vertebrados con mandíbula, los investigadores
hallaron que el ADN de los gar evoluciona de forma consistente en hasta tres
órdenes de magnitud más lenta que cualquier otro de los grupos principales de
vertebrados. (También se detectaron tasas de lentitud similares entre el
esturión y pez espátula, otros dos ejemplos de fósiles vivientes, aunque que se
tiene información más sólida sobre los gars).
Los investigadores
a continuación demostraron que la tasa lenta de evolución molecular está
vinculada con tasa lenta de desarrollo evolutivo en gars al analizar ejemplos
de hibridación entre dos especies distintas de gar en los sistemas del río
Brazos y Trinity River en Texas.
A
medida que las tasas de mutación genética incrementan, las diferentes especies deben compartir una descendencia común más joven para reproducirse,
explicó Chase D. Brownstein, estudiante graduado del Departamento de Ecología y
Biología Evolutiva de Yale y autor principal del estudio.
«Mientras más
lenta sea la mutación del genoma de una especie, más probable será capacidad de
cruzarse con especies distintas que hayan sido genéticamente aisladas por un
período de tiempo bastante largo», indicó Brownstein, quien comenzó a trabajar
con Near en su proyecto de investigación cuando era aún un estudiante de Yale.
Los investigadores
hallaron que las dos especies, el catán y el pejelagarto, las cuales comparten
un ancestro común de al menos 100 millones de años atrás, todavía pueden
producir híbridos fértiles y viables. Es la división parental más antigua
identificada de todos los animales, plantas y hongos que producen híbridos
fértiles y viables, superando a quien tenía el record anterior —dos especies de
helechos— por casi 60 millones de años, según el estudio.
Los investigadores
comentaron que el hallazgo, combinado con la morfología superpuesta o
estructuras físicas, de los híbridos y de otras especias gar, indica que la
tasa lenta de mutación genética de los gars crea una barrera tanto para el
desarrollo evolutivo como para la evolución de características observables.
«Nuestro trabajo
demuestra que los fósiles vivientes no solo son accidentes extraños de la
historia, sino que proporcionan una muestra fundamental del proceso evolutivo
en la naturaleza», dijo Brownstein. «Demuestra que analizar los patrones en la
historia evolutiva de los fósiles vivientes podría tener implicancias en
nuestra propia historia. No solo nos ayuda a entender mejor la biodiversidad
del planeta, sino que potencialmente podría, en algún momento, ser aplicado en
la investigación médica y así mejorar la salud del ser humano».
Near y Brownstein
son los coautores del estudio junto con Kim y Oliver Orr, ambos pertenecientes
al Departamento de Ecología y Biología Evolutiva de Yale; Daniel J. MacGuigan
de la Universidad de Buffalo; Liandong Yang de la Academia China de Ciencias de
Beijing; Solomon R. David de la Universidad de Minnesota; y Brian Kreiser de la
Universidad del Sur de Misisipi.
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