Genoma destacado: cucaracha imitadora de escarabajo del Pacífico (Diploptera punctata)

ARRIBA: INATURALIST.ORG, KEVIN FACCENDA

Las cucarachas imitadoras de escarabajo del Pacífico pueden parecerse mucho a otras cucarachas, pero hacen algo que no otra cucaracha lo hace: dan a luz crías vivas. En lugar de poner huevos, las hembras de Diploptera punctata  alojan a sus crías dentro de un saco de cría parecido a un útero, y secretan una leche especial de sus paredes para nutrirse hasta que las crías emergen como cucarachas completamente formadas.

Tal viviparidad ha evolucionado al menos 140 veces en animales, incluidas docenas de apariciones independientes en insectos. Sin embargo, la mayor parte de lo que se sabe sobre la evolución de esta forma de reproducción proviene de los vertebrados. Al publicar la primera  secuencia del genoma de D. punctata, disponible el 4 de febrero como una preimpresión de bioRxiv , un equipo internacional de investigadores tiene como objetivo cambiar eso y ayudar a ampliar la comprensión científica de la viviparidad.

Los colaboradores del proyecto secuenciaron y ensamblaron el genoma mediante una combinación de lecturas largas de PacBio y lecturas cortas de Illumina. El conjunto resultante de 3,13 Gb tenía pocas lagunas y se estimó que estaba completo en un 97,6 por ciento. Los investigadores también ensamblaron un transcriptoma y lo compararon junto con el genoma de dos insectos vivíparos lejanamente relacionados, pulgones (Acyrthosiphon pisum y Rhopalosiphum maidis) y moscas tsetsé (Glossina  especies). Esto reveló convergencia en expansiones y contracciones de familias de genes y una rápida evolución en genes asociados con el desarrollo del corazón, el sistema traqueal y los órganos reproductivos, así como cambios en la expresión de genes involucrados en el metabolismo de la quitina y una reducción de la inmunidad durante el embarazo. Además, los investigadores descubrieron evidencia de selección de genes implicados en la adhesión célula-célula, el tráfico de membranas, el metabolismo oxidativo y el desarrollo embrionario.

El estudio sugiere que las tres especies evolucionaron de forma independiente en la remodelación urogenital, alteraciones en el control materno del desarrollo embrionario y ajustes en el desarrollo del sistema traqueal y el corazón, escriben los autores. Nuestros hallazgos sugieren el papel esencial de esas vías para el desarrollo de [una] estructura similar a la placenta que permite el desarrollo y la nutrición del embrión. Curiosamente, continúan, muchas de las pistas genómicas en los insectos hacen eco de lo que se sabe sobre las transiciones vivíparas en los vertebrados.

Subcampeones:

Insectos palo (Timema especies)

Los insectos palo han evolucionado partenogénesis, cuando los embriones se desarrollan espontáneamente a partir de óvulos no fertilizados, varias veces a pesar de los peligros genómicos potenciales de la reproducción asexual, incluida la pérdida de diversidad genética. Para ver si estos animales realmente sufrieron tales consecuencias de su estrategia reproductiva, los investigadores secuenciaron los genomas de múltiples individuos en poblaciones de 10 especies diferentes de Timema, la mitad de las cuales se reproducen sexualmente y la otra mitad se reproducen partenogénicamente. Como era de esperar, la partenogénesis da como resultado una reducción extrema de la heterocigosidad y, a menudo, conduce a poblaciones genéticamente uniformes, escriben los autores en un artículo del 23 de febrero en Science Advances. Aún así, señalan, la partenogénesis es una estrategia inusualmente exitosa en el género, por lo que el precio genético de renunciar al sexo debe compensarse con algún beneficio. Dado el hábitat propenso al fuego de los animales y la falta de alas, los investigadores postulan que puede ser bastante difícil encontrar parejas que valga la pena el costo de reproducirse en solitario.

Cepa Silverira (Coccidioides posadasii)

Cada año, decenas de miles de personas en las Américas son diagnosticadas con la enfermedad fúngica coccidioidomicosis, o fiebre del valle, y muchos casos adicionales probablemente se pasan por alto debido a las pruebas limitadas. Los programas de desarrollo de vacunas y tratamientos, así como los antígenos para las pruebas existentes, dependen en gran medida de una sola cepa de hongo: la cepa Coccidioides posadasii Silveira. Si bien en 2009 se produjo un borrador del genoma para esta cepa, se compiló a partir de la secuenciación de Sanger (el método de secuenciación de ADN anterior a los enfoques de próxima generación) y lamentablemente estaba incompleto. Ahora, gracias a la secuenciación PacBio de lectura larga, los investigadores han construido un genoma a nivel cromosómico de alta calidad para ayudar en los esfuerzos por comprender y tratar la enfermedad. El nuevo genoma se publicó el 7 de febrero en G3 GenesGenomesGenetics.

Genome Spotlight es una columna mensual para The Scientists Genetics & Boletín sobre genómica que destaca secuencias genómicas publicadas recientemente y los misterios de la vida que pueden revelar.