El genoma del pez pulmonado sudamericano se ha convertido en el más grande en tamaño registrado, 30 veces el del ser humano, tras la secuenciación completa presentada en la revista Nature.
“Con más de 90 gigabases (es decir, 90 mil millones de bases), el ADN de la especie sudamericana es el más grande de todos los genomas animales y más del doble del genoma del anterior poseedor del récord, el pez pulmonado australiano. 18 de los 19 cromosomas del pez pulmonado sudamericano son cada uno individualmente más grandes que todo el genoma humano, con sus casi 3 mil millones de bases”, afirma el biólogo de la Universidad de Constanza Axel Meyer, primer autor del estudio.
¿Por qué el genoma del pez pulmonado ha crecido tanto?
El hecho de que el genoma del pez pulmonado haya crecido hasta este tamaño tan enorme con el tiempo se debe a los transposones autónomos. Se trata de secuencias de ADN que se “replican” y luego cambian su posición en el genoma, lo que a su vez hace que el genoma crezca.
Aunque esto también ocurre en otros organismos, los análisis del equipo de investigación demostraron que la tasa de expansión del genoma del pez pulmonado sudamericano es, con diferencia, la más rápida registrada: cada 10 millones de años en el pasado, su genoma ha crecido hasta alcanzar el tamaño del genoma humano entero.
“Y sigue creciendo”, informa Meyer en un comunicado. “Hemos encontrado pruebas de que los transposones responsables siguen activos”.
Los investigadores identificaron el mecanismo de este gigantesco crecimiento del genoma: la expansión extrema se debe, al menos en parte, a una abundancia muy baja de piRNA. Este tipo de ARN forma parte de un mecanismo molecular que normalmente silencia los transposones.
Los transposones se replican y saltan por el genoma, contribuyendo así a su crecimiento, por lo que pueden alterar y desestabilizar en gran medida el material genético de un organismo. Esto no siempre es perjudicial, e incluso puede ser un importante motor de la evolución, ya que estos “genes saltarines” a veces también causan innovaciones evolutivas al alterar las funciones de los genes.
Un estudio que sorprende
Por eso resulta aún más sorprendente que el estudio actual no haya encontrado correlación entre el enorme excedente de transposones y la inestabilidad del genoma: el genoma del pez pulmonado es inesperadamente estable y la disposición de los genes es sorprendentemente conservadora.
Este hecho permitió al equipo de investigación reconstruir la arquitectura original del conjunto de cromosomas (cariotipo) del tetrápodo ancestral a partir de las secuencias de las especies de peces pulmonados que aún están vivas en la actualidad.
Además, la comparación de los genomas de los peces pulmonados les permitió sacar conclusiones sobre la base genética de las diferencias entre los linajes que aún están vivos en la actualidad.
El pez pulmonado australiano, por ejemplo, todavía tiene las aletas en forma de extremidades que antaño permitían a sus parientes desplazarse por la tierra. En otras especies de peces pulmonados actuales de África y Sudamérica, estas aletas, que tienen una estructura ósea similar a la de nuestros brazos, evolucionaron de nuevo hasta convertirse en aletas filamentosas en los últimos 100 millones de años aproximadamente.
“En nuestra investigación, también utilizamos experimentos con ratones transgénicos CRISPR-Cas para demostrar que esta simplificación de las aletas se debe a un cambio en la llamada vía de señalización Shh”.
Axel Mayer, autor del estudio publicado en Nature
Los resultados de la investigación proporcionan así evidencia adicional del vínculo evolutivo entre las aletas radiales de los peces óseos y los dedos de los vertebrados terrestres.
Dado que los científicos ahora tienen a su disposición las secuencias genómicas completas de todas las familias actuales de peces pulmonados gracias a la nueva investigación, estudios genómicos comparativos adicionales proporcionarán más conocimientos sobre los antepasados de aletas lobuladas de los vertebrados terrestres en el futuro y ayudarán a resolver el misterio de cómo los vertebrados llegaron a tierra firme.
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