Cómo los "supergenes" de los peces ayudan a desarrollar nuevas especies
Una de las grandes preguntas de la biología es cómo surgen las nuevas especies y cómo se produce la increíble diversidad de la naturaleza. Un nuevo estudio publicado en la revista Science por un equipo internacional nos acerca un poco más a la respuesta. Muestra el importante papel de una especialidad genética: los llamados "supergenes".
Varios cíclidos de Malawi en las aguas poco profundas de Otter Point, Malawi
Copyright: LIB, Hannes Svardal
Los cíclidos del lago Malawi, en África Oriental, ofrecen una pista fascinante para entender cómo evolucionó la diversidad de la vida en la Tierra. En este único lago, más de 800 especies diferentes de cíclidos han evolucionado a partir de un antepasado común. Esta evolución tuvo lugar en una fracción del tiempo que separa a los humanos de los chimpancés. También es notable que esta formación de tantas especies tuviera lugar sin barreras físicas. Los peces vivieron en una misma masa de agua durante el proceso, sin que los cíclidos se separaran localmente.
Asombrosamente muchas especies, asombrosamente rápido
Algunos de estos cíclidos se convirtieron en grandes peces depredadores durante esta evolución, otros se adaptaron para comer algas, excavar en la arena o alimentarse de plancton. Cada especie encontró su propio nicho ecológico. ¿Cómo ocurrió esto tan rápidamente?
En el estudio, los autores principales Hannes Svardal, de la Universidad de Amberes, y Moritz Blumer, de la Universidad de Cambridge, junto con un equipo internacional de investigación, analizaron el material genético de los cíclidos. Astrid Böhne, del Instituto Leibniz para el Análisis del Cambio en la Biodiversidad de Bonn, analizó los posibles cromosomas sexuales junto con otros investigadores.
Durante sus investigaciones, los investigadores observaron una característica especial en los genes: "Descubrimos que, en algunas especies, grandes partes del ADN de cinco cromosomas están invertidas, un tipo de mutación conocida como inversión cromosómica", explica Hannes Svardal. Astrid Böhne subraya que un número asombroso de especies de cíclidos de Malawi han sufrido una inversión de regiones genómicas: "Estas inversiones desempeñan un papel fundamental en el éxito de las especies de cíclidos del lago Malawi. Pudimos demostrar que las inversiones en los cíclidos de Malawi se transmitieron por flujo genético entre especies, que a su vez formaron nuevas especies de forma explosiva. Éstas se han adaptado de diversas maneras a las distintas condiciones ecológicas del lago y han modificado su cuerpo en consecuencia".
Mantener las especies separadas
Normalmente, cuando los animales se reproducen, el ADN se reorganiza en un proceso llamado "recombinación": se combina el material genético de ambos progenitores. Sin embargo, cuando se da la vuelta a un cromosoma, la mezcla en esa región queda bloqueada. Esto significa que ciertas combinaciones de genes pueden transmitirse sin cambios, generación tras generación. Estos bloques de genes conservados se denominan a veces "supergenes".
En los cíclidos de Malawi, estos supergenes parecen desempeñar varias funciones importantes. Aunque las especies de cíclidos pueden cruzarse, el ADN invertido ayuda a separarlas. Evita que sus genes se mezclen demasiado. Esto es especialmente útil en las zonas del lago donde los peces viven unos junto a otros, como en las zonas arenosas abiertas donde no hay separación física entre hábitats.
Factor clave en la evolución
Curiosamente, los genes de estos supergenes suelen controlar rasgos cruciales para la supervivencia y la reproducción, como la visión, el oído y el comportamiento. Los peces que viven a 200 metros de profundidad en un lago, por ejemplo, necesitan capacidades visuales diferentes a las de los peces que viven cerca de la superficie. Los supergenes ayudan a mantener estas adaptaciones especiales. El autor principal, Moritz Blumer, estudiante de doctorado en la Universidad de Cambridge, subraya: "Hemos encontrado casos en los que los eventos de hibridación, es decir, el apareamiento entre especies, han permitido la transferencia de inversiones completas. Esto significa que se han transferido ciertas adaptaciones ecológicas".
¿Qué podemos aprender de los cíclidos sobre otras especies?
La coautora Valentina Burskaia, de la Universidad de Amberes, destaca otro detalle fascinante: los investigadores descubrieron que "en algunos casos, estas regiones invertidas funcionan ahora como cromosomas sexuales y ayudan a determinar si un pez se convierte en macho o hembra. Dado que los cromosomas sexuales pueden influir en la formación de nuevas especies, esto plantea nuevas y apasionantes preguntas sobre cómo funciona la evolución".
Aunque el estudio actual se centra en los cíclidos, las inversiones cromosómicas también se producen en muchos otros animales, incluidos los humanos. Cada vez se reconocen más como un factor clave de la evolución y la biodiversidad.
Así pues, la publicación de Science aporta datos importantes sobre el proceso de especiación, que los investigadores llevan mucho tiempo estudiando. La comprensión de cómo surgen y se propagan los supergenes nos acerca a la respuesta a una de las grandes preguntas de la ciencia: cómo la vida en la Tierra ha llegado a ser tan rica y diversa.
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