Similitudes sorprendentes en genomas divergentes

Murciélagos de herradura mayoresGARETH JONESLos murciélagos y los delfines desarrollaron sistemas de ecolocalización de forma independiente. Pero a pesar de los diferentes orígenes y mecanismos de sus sentidos de sonar, parecen estar involucrados genes similares. Ahora, un informe publicado hoy (4 de septiembre) en Nature  revela que el alcance de dicha convergencia genética está más extendido de lo que se pensaba originalmente, con evidencia de cambios de secuencia similares en los genomas de murciélagos y delfines.

“Este es un gran ejemplo de cómo adoptar un enfoque genómico realmente puede brindarle mucha información sobre . . . cómo se adaptan los organismos en general y qué proporción de los genes puede verse afectada por el entorno de un individuo y su adaptación a él” dijo Judith Mank, catedrática de biología evolutiva y comparativa del University College London, que no participó en el estudio. “Realmente me sorprendió el grado de convergencia” dijo.

Murciélagos y ballenas dentadas, el orden filogenético…

Incluso dentro de la familia de los murciélagos, la ecolocalización ha evolucionado más de una vez, dijo Joe Parker, investigador de la Universidad Queen Mary. de Londres y coautor del nuevo estudio. Algunas especies emiten un sonido de frecuencia fija, mientras que otras modulan la frecuencia del sonido, dijo, y la fisiología y la neurobiología que sustentan esos [dos mecanismos] son de un orden de complejidad completamente diferente.

Esta evolución convergente de la ecolocalización entre especies de murciélagos divergentes, así como entre murciélagos y delfines, se basa en cambios de secuencia de ADN relacionados en los genes implicados en la audición. De hecho, dijo Parker, los cambios en la secuencia son tales que si los investigadores observaran solo estos genes, en lugar de los genomas completos de los animales, predecirían un árbol filogenético artificial donde las especies ecolocadoras se agruparían.

En los últimos años se han publicado varios informes similares que describen cambios de secuencia convergentes en genes individuales asociados con rasgos convergentes. Pero lo comparo con la astronomía, dijo Parker. Si solo ha apuntado su telescopio a una pequeña fracción del cielo, no sabe si el fenómeno que ha visto es porque es común o porque ha tenido suerte.

Así, él y sus colegas observaron tantos sitios como sea posible a través de los genomas de murciélagos y delfines ecolocadores para ver si otros genes pueden exhibir convergencia de secuencias y, de ser así, cuántos. La identificación de genes verdaderamente homólogos de tales especies divergentes no es trivial. Por lo tanto, el equipo utilizó un enfoque hiperconservador para comparar solo aquellos que tienen una copia en cada uno de los genomas. Por lo tanto, de aproximadamente 20 000 genes, el número aproximado de genes en un genoma de mamífero, el equipo terminó comparando solo 2326.

Sin embargo, casi 200 de ellos mostraron signos de evolución convergente entre dos tipos no relacionados de murciélagos y delfines ecolocadores. No es sorprendente que la lista incluyera genes involucrados en la audición. Pero también había genes involucrados en el desarrollo neuronal, la visión, el metabolismo de las grasas y la digestión, dijo Parker.

Lo que creo que es sorprendente es que encontraron un montón de genes que normalmente no tienen ningún papel en la percepción sensorial. , aún . . . muestran algún tipo de evidencia de convergencia entre los murciélagos ecolocalizadores y las ballenas ecolocalizadoras, dijo Emma Teeling, profesora de evolución y genética en el University College Dublin, que no participó en la investigación. Para los investigadores interesados en la fisiología de la ecolocalización, estos son probablemente genes interesantes que deberían explorarse para comprender la percepción del sonido, agregó.

De hecho, la mayoría de las proteínas no actúan individualmente, actúan como parte de una red, dijo Parker. Explicó que si las estructuras y funciones de unos pocos genes auditivos están estrechamente restringidas por sus funciones en la ecolocación, las estructuras de las proteínas con las que interactúan también podrían verse afectadas. Esencialmente, es probable que se aplique una cascada de selección natural, dijo.

Cuando la selección natural está operando, no necesariamente siempre tiene una paleta infinitamente grande de pinturas para dibujar, dijo Parker. A veces puede llegar a la misma solución dos veces, no solo a nivel físico, sino también a nivel molecular, lo que, dadas las posibles combinaciones de ADN que existen, es, francamente, bastante sorprendente.

J. Parker et al., Firmas de todo el genoma de evolución convergente en mamíferos ecolocadores, Nature, doi:10.1038/nature12511, 2013.

¿Le interesa leer más?

The Scientist ARCHIVES

Conviértase en miembro de

Reciba acceso completo a más de 35 años de archivos, así como a TS Digest, ediciones digitales de El científico, artículos destacados ¡y mucho más!Únase gratis hoy ¿Ya es miembro?Inicie sesión aquí