NeoFronteras

Genes de especiación de evolución rápida

Área: Genética — miércoles, 11 de febrero de 2009

Un gen que ayuda a las especies a bifurcarse en dos especies muestra claras señales de adaptarse más rápido que otros genes en el mismo genoma, haciéndonos que nos preguntemos acerca de qué es lo que dirige su rápida evolución.

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En el trabajo publicado en Science de Daven Presgraves, de University of Rochester, y su colaborador se muestra un “gen de especiación” que tiene conexiones con otro gen similar identificado previamente. Ambos genes codifican proteínas que controlan el tráfico molecular entre el núcleo celular y el resto de la célula. Los investigadores creen que hay una carrera de armamentos dentro de las células que fuerza a estos genes a evolucionar rápidamente y como consecuencia hace que especies genéticamente emparentadas sean incompatibles unas con otras (que su descendencia cruzada no sea posible o sea estéril) al cabo del tiempo.
Cuando se cruzan dos individuos de especies distintas de mosca de la fruta que han estado separadas evolutivamente durante 3 millones de años su descendencia muere. Esto se debe a que los genes de una ya no son compatibles con los genes de la otra. Estos investigadores han encontrado que un grupo de genes es el responsable de esto, con diferentes versiones de estos genes en cada una de las dos especies. Y como ya Darwin predijo hace 150 años, evolucionan por selección natural.
Presgraves tiene alguna idea de por qué dos de estos genes en particular, denominados Nup160 y Nup96, han evolucionado tan rápido: funcionan como guardianes del núcleo celular, un blanco favorito de los virus y de algunos genes aún más maliciosos que hay dentro del genoma de la mosca.
Presgraves dice que estos genes probablemente experimentan constantes asaltos y tienen que adaptarse continuamente. La capacidad de estos genes de evitar el cruce entre especies distintas es accidental y el origen de nuevas especies sería un subproducto de esta “carrera de armamentos”.
Cuando dos poblaciones son separadas por una barrera geográfica (un océano, una cordillera montañosa, etc) evolucionan de manera independiente. Presgraves y Shanwu Tang estudiaron una mosca de la fruta de Madagascar que hace tiempo se vio separada de sus especies emparentadas de África. Separadas por el canal de Madagascar, las dos poblaciones evolucionaron independientemente, acumulando diferencias genéticas. Inesperadamente encontraron, sin embargo, que en ambas especies los genes Nup160 y Nup96 terminaron siendo tan diferentes y tan rápidamente que ya no eran compatibles entre sí.
Cuando el mismo gen en dos especies diferentes evolucionan rápidamente terminan siendo tan diferentes que se hacen incompatibles.
Hace seis años Presgraves encontró que el gen Nup96 mata a los híbridos de diferentes especies de mosca de la fruta. Como las dos especies pueden ser separadas por cualquier número de genes incompatibles y con diferentes funciones, estos investigadores se sorprendieron cuando encontraron que Nup160 también hace lo mismo. Ambos genes codifican partes del mismo “complejo guardián” que regula qué entra y qué sale del núcleo celular. Sólo se conocen una docena de estos “genes de especiación”.
Presgraves y Tang investigan ahora otros genes que causan híbridos no viables. También intentan saber por qué la selección natural ha hecho que este particular complejo evolucione tan rápido. Según ellos los virus podrían ser responsables de esta rápida evolución porque los virus insertan su propio ADN en el núcleo del huésped, y por tanto tienen que atravesar este sistema de vigilancia de entrada al núcleo. En una carrera de armamentos evolutiva los virus se adaptan continuamente para poder conseguir su fin y entrar dentro del núcleo, y los sistemas guardianes se adaptan a ellos en respuesta, cambiando en el proceso.
Otra explicación exótica que proponen es que en el genoma de la propia mosca hay genes no tienen otro motivo de existencia que replicarse a sí mismos en dicho genoma (hay ejemplos de tales genes, incluso en humanos). Estos genes “egoístas” (no en el sentido Dawkins) o parásitos pueden también intentar manipular el sistema de vigilancia para que sirvan a sus propósitos, obligando a los genes guardianes a adaptarse para evitarlo.
En todo caso la complejidad a escala genética de la especiación parece extraordinariamente interesante. Quizás un día podamos saber definitivamente el “origen de las especies”.

Fuentes y referencias:
Nota de prensa en University of Rochester.
Artículo original (resumen).
Foto cabecera: Drosophila simulans, una de las especies analizadas en este estudio. Foto: Dr Andrew Weeks, CESAR Genetics.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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8 Comentarios

  1. tomás:

    Este artículo, por su importancia, merece ser releido con gran detenimiento. Hay una frase que quisiera se certificase su corrección, pues parece poco clara. En el 4º párrafo, 2ª y última: “La capacidad de estos genes de evitar el cruce entre especies distintas es accidental y el origen de nuevas especies sería un subproducto de esta “carrera de armamentos”.” Entiendo por ella que, generalmente, no tienen capacidad para evitar el cruce, puesto que es accidental. Bajo mi punto de vista debiera ser al contrario. Su capacidad debería ser la norma y, el origen de nuevas especies, los fallos que ese sistema defensivo pudiera tener ocasionalmente.

  2. NeoFronteras:

    Estimado tomás:
    La frase es correcta. Esos genes de los que se habla cambian (evolucionan) para defender la integridad del núcleo celular y lo hacen rápidamente. La selección natural se da entre genes, entre individuos de una especies e incluso entre poblaciones. Opera a diversos niveles. Estos genes son seleccionados en función de su eficacia en esa tarea y el precio a pagar es que al final son incompatibles con otros equivalentes, aunque de regiones alejadas.

  3. tomás:

    Gracias por tu pronta respuesta.
    Debo entender entonces que por ese intento constante de rápida adaptación, los genes que defienden el núcleo dejan de cumplir su función con eficacia y sólo lo consiguen ocasionalmente. Ello debe redundar en una variabilidad importante con el resultado de nuevas especies, variables luego o no, según el medio o su propia fisiología. Espero haberlo comprendido.

  4. tomás:

    En la penúltima línea quería decir “viables luego o no…” en vez de “variables luego….”
    Lo siento

  5. lluís:

    Interesantísimo estudio. Es cierto, hay que releerlo varias veces. Por lo que hace a la mosca de la fruta merece que sea nombrada patrona por los biólogos, o al menos que le hagan un monumento. Se ha aprendido muchísimo con tan alegre bestezuela.

  6. NeoFronteras:

    Este estudio estaría levemente relacionado con este otro que pasó desapercibido:

    http://neofronteras.com/?p=1725

    Apreciado Tomás:
    No es que estos genes fallen a la hora de defender la integridad genómica, es que los virus y los genes parásitos evolucionan para saltarse esa barrera y a veces lo consiguen . Estos genes contraatacan evolucionando a su vez (en consecuencia cambian). Como resultado, al cabo de un tiempo estos genes son tan distintos de sus homólogos de los individuos de otras regiones que el cruce entre ellos no genera descendencia viable. Todo ello según sugieren los autores del estudio, claro.

  7. tomás:

    Perfecto. Gracias por la aclaración pues, sin vuestro comentario último, no lograba comprender la frase a que me refería.
    Un afectuoso saludo.

  8. NeoFronteras:

    No hay de qué, más bien gracias por expresar dudas que ayuden a aclarar el texto.

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