Los genes perdidos de los vampiros
ARRIBA: Murciélagos vampiro comunes (Desmodus rotundus) ISTOCK.COM, MICHEL VIARD
Actualización (28 de marzo de 2022) ): este estudio se publicó en Science Advances el 25 de marzo.
Los murciélagos vampiros tienen una dieta extravagante. Como su nombre indica, se alimentan exclusivamente de sangre de otros animales que cazan en la oscuridad. Sin embargo, obtener todos sus nutrientes de esta fuente sangrienta no es fácil. La sangre es rica en proteínas, pero notablemente ligera en grasas y azúcares. Estudios previos, incluido un genoma de referencia anterior, han buscado comprender cómo los murciélagos vampiros se adaptaron para vivir de esta peculiar dieta, pero un análisis de una secuencia genómica nueva, aún más completa y precisa para la especie, se subió como preimpresión a bioRxiv del 19 de octubre, brinda nuevos conocimientos sobre esta cuestión. de las tres especies existentes de murciélagos vampiros a 25 genomas de otros tipos de murciélagos revelaron 13 genes que faltaban exclusivamente en esta especie. Estas pérdidas pueden haber contribuido a la preferencia y la capacidad de los murciélagos vampiros para comer sangre y otros rasgos, como sus notables aptitudes cognitivas. Incluso entre los murciélagos, los murciélagos vampiros se consideran animales inteligentes y sociales; se sabe que regurgitan sangre a sus compañeros de percha que se enfrentan al hambre, especialmente a aquellos que compartieron sangre con ellos en el pasado.
El primer genoma de la especie, secuenciado junto con el metagenoma intestinal de los animales, reveló algunas firmas genómicas asociadas con la sanguivoría y destacó el papel de los microbios intestinales en el suministro de nutrientes que no están fácilmente disponibles en la sangre. Pero aunque ese estudio nos dio mucha información de la Universidad de California, Berkeley, la bioinformática Yocelyn Gutiérrez-Guerrero (que no participó en ninguno de los análisis genómicos) le dice a The Scientist en español, los nuevos genomas de mayor resolución y La profundidad de secuenciación, habilitada por tecnologías de secuenciación mejoradas, ofrece más detalles del panorama genómico y una mayor comprensión de las adaptaciones de los murciélagos para alimentarse de sangre.
El nuevo análisis, que aún no se ha sometido a una revisión por pares, comparó a D. rotundus con 25 especies de murciélagos, 16 más de las que estaban disponibles en el momento de la secuencia del genoma anterior. En particular, el nuevo estudio incluyó seis especies recientemente secuenciadas de la familia de los murciélagos vampiros, los murciélagos de nariz de hoja (Phyllostomidae). La inclusión de estos parientes, especialmente algunos de los linajes hermanos más cercanos a las especies, nos permite precisar qué sucedió exactamente en esta rama. . . lo que lleva a los murciélagos vampiros, dice Michael Hiller, genómico del Centro LOEWE para la Genómica Traslacional de la Biodiversidad en Alemania y coautor de la preimpresión.
Perder un gen significa no tener más una copia funcional de él. Esto podría suceder al eliminarlo por completo del genoma o al tener restos del mismo cuyo marco de lectura se destruye tanto con cambios de marco, codones de terminación temprana y otras mutaciones que es poco probable que el gen codifique para una proteína funcional, dice Hiller. .
El desarrollo de métodos para detectar pérdidas de genes es un desafío. Los errores de secuenciación, los problemas de alineamiento o los cambios evolutivos que modifican los genes pero no los inactivan pueden resultar en una identificación errónea de si un gen es funcional o no. Los primeros estudios sobre pérdidas de genes implicaron una gran cantidad de curación manual. En los últimos años, Hiller y su equipo han estado trabajando en la detección precisa de pérdidas de genes a mayor escala en especies de mamíferos, revelando el papel de este cambio genómico en varias adaptaciones fenotípicas. Hiller explica que ahora su equipo quería investigar si la pérdida de genes ancestrales podría haber contribuido [a los] cambios fisiológicos y metabólicos asociados con la dieta muy especial del murciélago vampiro.
Las pérdidas de genes a menudo siguen la dieta. especializaciones cuando algunos genes ya no son necesarios en la vida diaria [de los animales], escribe Huabin Zhao, biólogo evolutivo molecular de la Universidad de Wuhan en China que no participó en el nuevo estudio, en un correo electrónico a The Scientist. Antes de la secuenciación del primer genoma de murciélago vampiro, Zhao y sus colegas habían identificado pérdidas de genes receptores del gusto para sabores dulces y amargos en los murciélagos, lo que representa 3 de las 13 pérdidas observadas en la preimpresión.
Una ilustración de órganos y sitios anatómicos donde los 10 genes faltantes recientemente descubiertos juegan un papel importanteBLUMER et al., biorxiv, 2021
Los 10 restantes no se habían informado previamente, según los autores. Muchos de ellos ofrecen pistas sobre cómo los murciélagos obtienen la mayor nutrición de la sangre, que es notoriamente pobre en nutrientes, dice Gutirrez-Guerrero.
Entre los genes perdidos por D. rotundus son dos que probablemente participan en el aumento de la secreción de insulina. Es posible que los murciélagos no necesiten mucha insulina dada la baja cantidad de azúcar en su dieta. De hecho, anteriormente se demostró que no secretan mucha insulina, dice Hiller, lo que podría deberse a la necesidad de mantener disponible en el torrente sanguíneo la glucosa limitada obtenida de su dieta.
Los murciélagos también carecen un gen que se cree que está involucrado en la inhibición de la tripsina, una enzima que participa en la digestión y absorción de proteínas. Los niveles más altos de actividad de la tripsina podrían, en última instancia, ayudarlos a digerir su dieta rica en proteínas. Mientras tanto, la pérdida del gen REP15 podría estar aumentando la excreción de hierro, evitando que los murciélagos se envenenen con el metal, que abunda en la sangre.
Algunas de las pérdidas de genes recientemente identificadas hablan de otros aspectos del estilo de vida de los animales, sugieren los autores. Uno de ellos parece estar relacionado con las habilidades sociales de los murciélagos vampiros: carecen de un gen que degrada el 24S-hidroxicolesterol, un metabolito del colesterol conocido por desempeñar varios papeles en el desarrollo y funcionamiento del cerebro. Esta pérdida puede significar que los murciélagos tienen niveles más altos del metabolito en sus cerebros, algo que se ha demostrado que mejora la memoria espacial en ratones y que podría explicar la excepcional memoria social de los murciélagos.
Vea que los lazos sociales entre murciélagos vampiros cautivos persisten en la naturaleza
Aunque D. rotundus es una especie icónica que ha sido bien estudiada a nivel fisiológico y morfológico, pero persisten las advertencias y las incertidumbres sobre las consecuencias funcionales de las pérdidas de genes, porque todavía tenemos muchas lagunas en nuestro conocimiento, dice Hiller.
Por ejemplo, el nuevo análisis indicó que el gen antimicrobiano RNASE7 está funcionalmente ausente en los vampiros, mientras que el análisis genómico anterior sugirió que estaba bajo selección positiva; las mutaciones detectadas se interpretaron como un aumento de su capacidad bactericida. Los hallazgos contradictorios generan más preguntas. Zhao sugiere que esto podría significar que las mutaciones inactivadoras detectadas por el equipo de Hillers no están presentes en todos los individuos de la especie; Hiller dice que esto sería muy poco probable dada la cantidad de mutaciones presentes en RNASE7. Pero si RNASE7 no funciona en D. rotundus, los estudios futuros deberán identificar exactamente qué patógenos son el objetivo de su proteína y qué hace en otras especies de murciélagos.
Hiller dice que a él y a su equipo también les gustaría analizar la selección, duplicaciones de genes, la expansión de familias de genes y diferencias en la expresión de genes en el futuro, para obtener una imagen más completa de los cambios genómicos que están involucrados en la alimentación con sangre. Además, Hiller dice que él y sus colegas están trabajando en ensamblajes de genomas para las otras dos especies de murciélagos vampiros para ver si comparten pérdidas de genes con D. rotundo.