El esterlete, una pequeña especie de esturión, no ha cambiado en los últimos 180 millones de años
Un equipo internacional de científicos
secuencia el genoma de una especie pequeña de esturión
A veces conocido como
"el Matusalén de los peces de agua dulce", el esturión y sus
parientes cercanos son muy antiguos desde un punto de vista evolutivo. Los
fósiles indican que los esturiones datan de hace 250 millones de años y han
cambiado muy poco durante este período, al menos en lo que respecta a su
apariencia externa. Por lo tanto, no es sorprendente que Charles Darwin acuñara
para ellos el término "fósiles vivientes".
Ahora, científicos de la
Universidad de Würzburg y el Instituto Leibniz de Ecología del Agua Dulce y
Pesca Interior (IGB) con colegas en Constanza, Francia y Rusia han secuenciado
con éxito el genoma del esterlete (Acipenser ruthenus), una especie
relativamente pequeña de esturión. Pudieron demostrar que el material genético
también ha cambiado muy poco desde el apogeo de los dinosaurios.
"Los genomas del
esturión son una pieza importante del rompecabezas que nos ayuda a comprender
la ascendencia de los vertebrados. Y esto ha estado ausente hasta ahora",
el profesor Manfred Schartl explica las razones por las cuales los científicos
están interesados en esta especie de pez. Schartl es el autor principal del
estudio recientemente publicado y es profesor principal de la Cátedra de
Bioquímica del Desarrollo en la Universidad de Würzburg a partir de este año.
Los esturiones se encuentran
entre las especies más antiguas de la Tierra en términos de historia evolutiva.
Son los antepasados de más de 30.000 especies de peces óseos que se viven hoy
en día y, por lo tanto, de más del 96 por ciento de todas las especies de peces
vivos y aproximadamente la mitad de todas las especies de vertebrados
conocidas.
Schartl y sus colegas
pudieron demostrar que los esturiones se ramificaron en su propio camino
evolutivo en algún momento durante el período Devónico Superior o Carbonífero
hace unos 345 millones de años. "Su apariencia externa ha cambiado muy
poco desde entonces y esto también es evidente en su material genético, el
ADN", explica el Dr. Du Kang, primer autor del estudio y asistente de
investigación en el Departamento de Bioquímica y Biología Molecular II de la
Universidad de Würzburg.
Para verificar esto, los
genetistas tuvieron que mirar de cerca las proteínas codificadas por los genes
del esterlete. Y, de hecho, sus cálculos revelan que esta llamada evolución de
la proteína ha progresado a un ritmo muy lento. "La tasa de evolución
proteica del esterlete es similar a la del celacanto o la de los tiburones, dos
especies de peces que han estado vagando por los océanos casi sin cambios
durante más de 300 millones de años", dice el Dr. Matthias Stöck, un
biólogo evolutivo en el IGB.
Amplio cambio genómico hace 180 millones de años
El análisis de secuencia
reveló que el genoma de los esterletes comprende 120 cromosomas,
aproximadamente 47.500 genes codificadores de proteínas y 1.8 mil millones de
pares de bases. Los investigadores también mostraron que el esterlete duplicó
su genoma hace unos 180 millones de años, dejando a la especie en lugar de las
dos normales con cuatro conjuntos de cromosomas, lo que en la jerga científica
se llama tetraploidía.
La duplicación del
genoma no es una sorpresa: "Tales procesos han tenido repetidamente un
gran impacto en la evolución del genoma de los vertebrados", dice Manfred
Schartl. Ya sus antepasados experimentaron dos veces "duplicación del
genoma completo" en su historia evolutiva. Algunas especies pasaron por
este proceso hasta tres o cuatro veces.
Sin embargo, lo que sí
sorprendió a los científicos fue el hecho de que esta duplicación del genoma
ocurrió tan lejos en la larga historia del esturión. "Durante este largo
período de tiempo, habríamos esperado que el genoma cambiara más profundamente
porque en los organismos tetraploides los segmentos genéticos a menudo se
pierden, silencian o adquieren una nueva función con el tiempo", dice el
profesor Axel Meyer, biólogo evolutivo de la Universidad de Constanza.
Resuelta una incertidumbre genómica
El estado genómico
exacto de los esturiones fue controvertido durante mucho tiempo entre los
científicos. Si bien algunos lo consideran poliploide, lo que significa que el
genoma se duplicó varias veces, otros interpretaron al esturión como un
"diploide funcional", que se refiere a una especie que primero
duplica su genoma para convertirse en tetraploide pero luego reduce el
contenido del gen nuevamente a medida que evoluciona. Aunque los cromosomas
todavía están presentes en dos pares, dividen sus tareas entre ellos.
Ahora está claro:
"Hemos descubierto que el esterlete no ha vuelto a un estado diploide. En
cambio, ha retenido un grado inesperadamente alto de poliploidía estructural y
funcional", dice Manfred Schartl. Esta retención se puede atribuir al
lento ritmo de evolución molecular de la mayoría de las fracciones del genoma
de los esterletes.
Duplicación del genoma:
un laico podría suponer que esto facilita el trabajo para los científicos
porque todo está disponible por duplicado. Pero, de hecho, esto presenta a los
investigadores un gran desafío técnico. "Esto ha hecho que sea extremadamente
difícil ensamblar y asignar los pequeños 'fragmentos de ADN' que nos
proporcionan los modernos métodos de secuenciación del genoma", dice
Schartl. Sin embargo, utilizando procedimientos especiales pudimos crear
"un genoma de referencia muy bueno y el primer genoma de un pez
antiguo" como parte de una colaboración de investigación internacional.
Investigación genética para proteger especies.
La secuenciación
genética es una base importante para proteger las especies de esturión.
"En el futuro, podremos determinar el sexo de los animales mediante
análisis genéticos que facilitarán enormemente la reproducción. Esto nos
permitirá controlar la reproducción y apoyar el manejo de las poblaciones
reproductoras. Este es un hito en nuestros esfuerzos por preservar estas
especies antiguas", dice el Dr. Jörn Gessner, el experto en esturiones del
IGB.
Sobre los esturiones
Los esturiones son
nativos de ríos, lagos y costas subtropicales, templadas y subárticas de
Eurasia y América del Norte. Los esturiones son longevos y se reproducen tarde,
generalmente no antes de los diez años. En muchas especies de esturión, los
peces adultos migran repetidamente del mar al agua dulce para desovar. Son muy
buscados por sus huevos, mejor conocidos como caviar.
Debido a la destrucción
del hábitat, la fragmentación de los ríos, la contaminación marina y la
producción durante 2.000 años de caviar, la mayoría de las especies de
esturiones están ahora al borde de la extinción. Debido a la prohibición del
comercio de caviar silvestre, la acuicultura del esturión se ha convertido en
una importante industria que puede contribuir a proteger a las poblaciones
silvestres asegurando el suministro del mercado.
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