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Reordenamiento cromosómico vinculado a codorniz menos móvil

Reordenamiento cromosómico vinculado a codorniz menos móvil

ARRIBA: Una codorniz común oscura y clara (Coturnix coturnix) capturadas juntas en el sur de España CARLES VILA

En 2015, Los investigadores informaron observaciones de codornices extrañas en el oeste de Europa continental y el noroeste de África. Las aves parecían ser codornices comunes (Coturnix coturnix), pero eran más grandes y tenían las plumas de la garganta más oscuras. También tenían alas redondeadas, una forma asociada con un vuelo menos eficiente, lo que sugiere que es posible que no migren tan lejos como lo haría una codorniz común. Las codornices comunes son animales muy móviles que migran miles de kilómetros entre Europa y el África subsahariana durante la temporada de reproducción para aumentar las oportunidades de apareamiento, pero hasta ahora, los morfos oscuros se han observado principalmente en el sur de Europa. 

CARLES VILA

Pero quizás lo más extraño de estas aves más oscuras es que existen en absoluto. Por lo general, surgen diferentes morfos de especies debido al flujo de genes restringido. Las divergencias fenotípicas pueden surgir en poblaciones separadas geográficamente, por ejemplo. Pero con todo su movimiento y puesta de huevos, las codornices comunes no deberían tener ninguna barrera real para el flujo de genes.

El biólogo evolutivo de Estacin Biológica de Doana, Carles Vil, se interesó especialmente en estas extrañas aves y decidió investigar. más lejos. Él y sus colegas capturaron 80 codornices comunes de la región donde se han visto morfos oscuros durante la temporada de reproducción y recopilaron datos sobre sus rasgos físicos y muestras para análisis genéticos. Descubrieron que los morfos tenían una inversión cromosómica masiva, lo que significa que una gran parte de su ADN estaba invertida. Además, los análisis de isótopos de las plumas de los morfos casi no encontraron diferencias entre las plumas que crecieron durante las temporadas de reproducción e invernada. Eso indicaría que hubo pocos cambios en la dieta durante el año, lo que podría suceder si las codornices no se alejaran demasiado de un lugar.

En los animales, tales inversiones se han relacionado previamente con impactos negativos en la reproducción, que incluyen fertilidad reducida. En este caso, la inversión parece estar reduciendo el comportamiento migratorio en estas aves típicamente muy móviles, lo que probablemente lleva a los morfos de garganta oscura a un rango geográficamente limitado, informan Vil y sus colegas el 29 de noviembre en Current Biology.

El científico mantuvo correspondencia con Vil por correo electrónico sobre el proceso de identificación de inversiones cromosómicas y lo que sugieren estos datos sobre la evolución y ecología de esta especie de codorniz. 

El científico: ¿Por qué se eligió [la codorniz común] como especie objetivo de esta investigación?

Carles Vil: Uno de los miembros del equipo, JD Rodrguez-Teijeiro, había estado estudiando la biología de la población de codornices durante décadas. Su interés estaba en el comportamiento social y reproductivo de esta especie, así como en su dinámica poblacional. Aunque las codornices comunes son un ave de caza popular en el sur de Europa, tienen una forma de vida reservada, escondidas principalmente en campos de cereales o pastizales, y se sabe muy poco sobre su comportamiento social (parecen formar pseudo-leks y son una especie muy interesante). especie; un lek es una agregación de machos que se reúnen para participar en exhibiciones competitivas que pueden atraer a las hembras visitantes que están investigando posibles parejas para la cópula; en las codornices, el número de machos que pueden estar juntos es relativamente pequeño). Después de mirar miles de codornices comentó que las codornices comunes parecían morfológicamente diferentes en el sur de la Península Ibérica. Teníamos curiosidad sobre esto porque las codornices migran y se mueven mucho. Debido a esto, no se esperaba la diferenciación entre poblaciones. De estar presente, esta estructura poblacional podría sugerir que los movimientos no fueron tan extensos como se esperaba, y esto podría ser importante desde el punto de vista de la conservación y para comprender su dinámica social. Iniciamos el estudio genómico de estas codornices esperando ver una pequeña diferenciación poblacional, pero en cambio encontramos una gran inversión cromosómica.

TS:  ¿Por qué son importantes las inversiones cromosómicas en el estudio de la evolución y la ecología animal?

CV: La recombinación es un mecanismo por el cual los genes heredados del padre y de la madre se reorganizan, dando lugar a a las nuevas combinaciones de rasgos en la descendencia. Cuando un individuo hereda un cromosoma con una inversión y un cromosoma sin la inversión de sus padres, estos cromosomas no se emparejan correctamente durante la meiosis. Como resultado, la recombinación no puede ocurrir en esta región y los genes dentro de la inversión no pueden reorganizarse. Como resultado, estos genes evolucionan por separado en individuos con y sin inversión. Esto implica que dentro de una misma población se generan dos linajes y las mutaciones que aparecen en estos genes no se pueden transferir de un linaje a otro; los genes en la inversión comienzan a evolucionar en direcciones separadas. Los genes acumularán mutaciones que pueden ser importantes para la adaptación y/o evolución por separado en cada linaje. Este proceso podría incluso resultar en especiación sin aislamiento geográfico entre los dos linajes.

TS: ¿Cómo detectaron usted y su equipo inversiones en el genoma?

CV: Cuando examinamos varios miles de marcadores genéticos distribuidos por todo el genoma para evaluar la estructura de la población, comparando poblaciones con diferente pigmentación, observamos que una gran región dentro el cromosoma 1 tenía una diferenciación mucho mayor que el resto del genoma. Una posible explicación de esto fue que se había producido una inversión en esta región. Lo confirmamos desarrollando sondas que serían detectables por inmunofluorescencia y que se unirían al genoma de la codorniz dentro y fuera de esta región. Esto nos permitió ver que esas sondas estaban separadas por diferentes distancias en los individuos que supusimos que portaban la inversión en comparación con los individuos que no portaban la inversión, como era de esperar si un fragmento del cromosoma tuviera la orientación opuesta en uno. grupo frente al otro, una inversión.

El compañero de Vils José D. Rodríguez-Teijeiro sujetando una codorniz común con la inversión.CARLES VILA

TS: ¿Qué desafíos encontró?

CV: Dado que el genoma de la codorniz común no estaba disponible, la preparación de sondas para inmunofluorescencia no era obvio y nuestros experimentos fallaron muchas veces. Además, para estos experimentos necesitábamos cromosomas obtenidos de testículos de machos sexualmente activos de las diferentes regiones, y esto requería campañas específicas de trabajo de campo con equipos para conservar estas muestras a muy bajas temperaturas.

TS: La extensión [de la] inversión cromosómica . . . más de 7000 genes, o alrededor del 12 por ciento del genoma: ¿Te sorprendió esto o qué te pareció sorprendente?

CV: Esto es MUY sorprendente y excepcional. Esta es una de las mayores inversiones jamás descritas. De hecho, sorprende que los individuos heterocigotos (que llevan un cromosoma con la inversión y otro sin ella) puedan ser fértiles. Dado que afecta a tantos genes, podemos esperar diferencias muy grandes entre los dos linajes.

TS: ¿Tiene alguna idea de por qué o cómo se produce la inversión del genoma en esta especie de codorniz?

CV : Nuestra datación molecular sugiere que se trata de una inversión muy antigua. Probablemente se originó hace más de un millón de años. Podría haberse originado dentro de la misma especie, o podría haber llegado a través de la hibridación con otra especie extinta. Sin embargo, no sabemos con certeza cuál pudo haber sido el origen.

TS: Según el papel, codornices con las inversiones habían diferentes características físicas en comparación con las codornices sin las inversiones. ¿Podría ampliar cuáles son estas diferencias físicas?

CV: Los individuos que llevan la inversión son más pesados y los machos tienen una pigmentación más oscura en la garganta. Además, en estas aves, las alas son más redondeadas (lo que sugiere una menor eficiencia de vuelo) y los individuos acumulan menos grasa. La acumulación de grasa es un detalle importante porque las codornices migratorias necesitan acumular importantes reservas de grasa antes de iniciar la migración.

Colega de Vils y autora principal del artículo Ins Sánchez-Donoso sosteniendo una codorniz común  con la inversión.CARLES VILA

TS: ¿Por qué es importante el comportamiento migratorio y la movilidad de las codornices?

CV:  A medida que llega el invierno, los hábitats adecuados [para las codornices] son muy escasos. La mayoría de las codornices utilizan campos de cereales que se cosechan; al mismo tiempo, las temperaturas descienden en toda la gama y los recursos son muy limitados. Luego, las codornices migran al sur del desierto del Sahara, a áreas con hábitats adecuados. Sin embargo, el análisis de isótopos estables de las plumas cultivadas durante el invierno y las épocas de cría muestran que las codornices con la inversión tienen movimientos migratorios muy reducidos o no migran en absoluto. Quizás estas codornices solo puedan sobrevivir en las latitudes del sur dentro del rango de reproducción de la especie porque las condiciones invernales aquí no son tan extremas como en las latitudes más al norte.

TS:&nbsp ;¿Hacia dónde ve el futuro de esta investigación?

CV: Dado que los cromosomas con y sin la inversión evolucionan por separado, podría ser interesante ver si los dos linajes mantienen los mismos genes o si algunos genes muestran adaptación a las condiciones locales. . . . Finalmente, queremos continuar comparando genomas de codornices de todo el rango, así como codornices extintas para tratar de comprender el origen de la inversión.

Nota del editor: esta entrevista ha sido editada por brevedad.