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Sobre la evolución rápida en el espinoso

Área: Genética — lunes, 9 de abril de 2012

Cambios en la expresión genética explicarían la rápida evolución del pez espinoso.

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El espinoso (Gasterosteus aculeatus) es un pez que ha estado fascinando a los biólogos evolutivos durante bastante tiempo. Los antepasados de este pez vivían en el mar, pero al finalizar la última glaciación, hace unos 10.000 años, sufrieron unos cambios evolutivos rápidos que les permitieron adaptarse al agua dulce y colonizar ríos y lagos en muchas partes del mundo como Alaska, California, Europa y Japón. Parece que incluso esta adaptación se hizo en sólo unas pocas generaciones, algo absolutamente sorprendente. Digamos que el deshielo abrió nuevos nichos ecológicos vacíos que este pez supo aprovechar.
Pero los cambios sufridos en esta adaptación son profundos. El pequeño pez acorazado y con tres espinas prominentes en su espalda pasó a tener una cubierta corporal más ligera, cambió el tamaño de los ojos y cambió la función de los riñones para así soportar las nuevas condiciones de salinidad. Pero las modificaciones también se extendieron a la dentadura, mandíbula, tamaño corporal y coloración entre otros. En suma, se produjeron cambios fisiológicos y de comportamiento profundos difíciles de explicar por una acumulación afortunada de mutaciones en tan corto periodo de tiempo. Además parecer que este tipo de adaptación se realizó en varias ocasiones de forma individual, lo que reduciría aún más la probabilidad de que esos cambios se dieran al azar.
Obviamente debía de haber una explicación científica a este hecho muy alejada de las tesis de los enemigos de la teoría evolutiva. David Kingsley, de la Universidad de Stanford, y sus colaboradores han secuenciado varios genomas de peces de este tipo procedentes de distintas partes del mundo, tanto de ambientes marinos como de agua dulce.

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Comparativa entre el pez de agua dulce (arriba) y el de agua salda (abajo). Fuente: Felicity Jones/ Stanford U.

Resultó que el genoma de los peces de agua dulce y el de sus “antepasados”marinos era prácticamente el mismo. Pero para 147 secuencias de ADN se podían dividir los peces en dos grupos: los de agua dulce y los marinos. Por tanto, esas secuencias serían precisamente las que permitieron a los peces adaptarse al nuevo ambiente. Estas secuencias incluyen, por ejemplo, las responsables del procesado de la sal en los riñones.
Esto sugiere que los peces de agua dulce no desarrollaron evolutivamente estos cambios genéticos desde cero, porque de otro modo las secuencias no serían tan parecidas entre sí. El pez marino debía de retener adaptaciones genéticas al agua dulce de antepasados aún más antiguos que les permitirían colonizar nuevos nichos en un abrir y cerrar de ojos evolutivo.
Además estos investigadores estiman que el 80% de estas adaptaciones provienen de la regulación de genes ya existentes y no de cambios sobre los mismos. Por tanto, en este caso de los peces espinosos, se habrían dado los dos mecanismos, pero el de regulación genética en mayor medida.
Recordemos que no todos los genes del genoma tienen por qué expresarse de la misma manera o necesariamente expresarse. Una capa de información por encima de la típica secuencia genética puede regular la expresión de ciertos genes o no.
Crear genes de la nada una vez éstos han sido eliminados del genoma es muy difícil, pero el mecanismo regulatorio permite conservarlos por si acaso se necesitan en el futuro. Entonces, de una forma muy rápida, pueden volver a expresarse y entrar en actividad. Este mecanismo evolutivo permite unos cambios adaptativos muy rápidos comparados con la acumulación de mutaciones.
En este caso de los peces espinosos parece que ha sucedido precisamente esto. El estudio muestra que la evolución repetitiva se puede dar reusando los mismos mecanismos genéticos una y otra vez.
Se ha observado también el caso de ratones que cambian rápidamente de color de pelaje dependiendo de si el ambiente es un desierto, un bosque o una pradera. Es de esperar que aparezcan más estudios de este tipo.
Este equipo de investigadores planea estudiar en detalle genes específicos en estos peces, su regulación y cómo influyen en su adaptación al ambiente de agua dulce. Kingsley espera encontrar genes claves que controlen el cambio evolutivo que ayuden a conectar el vacío que hay entre alteraciones en las bases de ADN y la aparición de nuevos rasgos en poblaciones naturales.

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Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Artículo original.
Vídeo.
Foto cabecera: Tim Howes/ Stanford U.

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

  1. Miguel Angel:

    Otro ejemplo de cambios evolutivos rápidos.

    Por cierto, en el vídeo se hace referencia a que se ha estudiado la zona de la isla de Vancouver: dicha isla no debería llamarse isla de Vancouver sino “isla de Quadra y Vancouver” que es el nombre original que le pusieron los conquistadores españoles. En esta isla estuvo la principal colonia española en Canadá, cuya costa oeste fué territorio español durante un tiempo.

  2. r:

    “Una capa de información por encima de la típica secuencia genética puede regular la expresión de ciertos genes”

    Disculpa, pero es que si he escuchado de la acumulación de mutaciones. Pero del mecanismo de regulación tengo una pequeña duda ¿como es que una capa regula la expresión de otra capa de genes? ¿cancelando todas las funciones de la vieja capa o cómo…?

    También se menciona que la vieja capa se conserva por si, acaso, en el futuro vuelve a ser necesaria. Cuando llegue ese entonces ¿Qué sucede con la ex-capa dominante?

    Saludos.

  3. r:

    “Parece que incluso esta adaptación se hizo en sólo unas pocas generaciones, algo absolutamente sorprendente”

    Interesantísimas palabras del artículo. No se podría esperar menos de este importante representante de los peces (un término por hoy vulgar). Se piensa de hecho que los peces vinieron a este mundo producto de lo que se ha llamado “un nuevo plan estructural” que dio origen a la infinidad de especies de peces que han dominado en las distintas épocas.

  4. tomás:

    Estimado “r”:
    Por tu 3. ¿Qué es eso de “un nuevo plan estructural”? Jamás, en evolución podemos hablar de plan alguno.
    Saludos.

  5. r:

    Este término lo aplica la especialista Nidya Zúñiga Blanco (no es de renombre internacional) para explicar la diversidad de peces a partir de unas pocas especies ancestrales, es decir los planes estructurales básicos (una potencia a nivel genético que especifica CÓMO se debe construir, claro está, con la ayuda del entorno), producto de la megaevolución (no confundir con macroevolución aunque este último explica mejor los cambios morfológicos espectaculares como los presentes en los peces espinosos) se diversifica cuando aparece una característica nueva en el seno de la población y los peces son un buen ejemplo al manifestar los alcances reales de cambio morfológico entre otros. Aún no es posible fijar el origen de los peces con exactitud, pero si sabemos cuales grupos son los más primitivos y tambien sabemos que en un corto periodo de tiempo surgió esa gran infinidad de especies de peces que dominaron la era paleozoica (Radiación adapatativa).

    Por eso digo que no podemos esperar menos de este importante representante de los peces (Gasterosteus aculeatus).

    Te dejo este enlace, donde se analiza brevemente la relación entre el gen Pitx1 y el desarrollo estructural y funcional de varias partes del cuerpo del Gasterosteus aculeatus o pez espinozo.

    xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

    Saludos y un abrazo.

  6. Gerardo:

    Para Neo una correción, pusistes “niños ecológicos” y tal vez quisistes decir “nichos ecológicos”

  7. tomás:

    Estimado “r”:
    Es artículo que me has recomendado y he leído, es suficientemente profundo como para que no me atreva a juzgarlo. Me parece interesante esa división que hace entre micro, macro y megaevolución, la explicación de sus conceptos y el posible funcionamiento de cada una.
    El problema es que el artículo pertenece a un proyecto afín al diseño inteligente y por tanto hay que ir al fondo del asunto.
    La estrategia de este movimiento creacionista se basa en la analogía que voy a ponerte: imagina que alguien me demuestra un extraordinario conocimiento en matemáticas y me resuelve magistralmente un difícil problema. Me quedo admirado y le pregunto: ¿como se te ha ocurrido ese procedimiento tan original? Y su respuesta es: inspiración divina; Dios me ayuda siempre.
    Así que habré de separar. Esa persona es un genio en matemáticas, pero en lo que concierne a por qué tiene esa facultad no tiene la menor idea.
    Y no creo ser conspiranoico si me temo que todas estas actividades tienen un fin parecido al del sofisma VVF. P. ej.:
    Evolución =>Cambio, Mejora=>Cambio, luego Evolución=>Mejora.
    En resumen, esa página que me has aconsejado es un supositorio.
    Un saludo.

  8. NeoFronteras:

    Pues sí, efectivamente es una página basura dedicada al diseño inteligente y por tanto se ha eliminado el enlace para no fomentar su publicidad. ¿Alguien se imagina una página titulada “heliocentrismo frente a geocentrismo”? No están a pie de igualdad y nunca lo estarán, pues lo mismo.
    Agradecería que no se enlazaran ese tipo de página, acción que contraviene las normas de este sitio.

    Gracias a Gerardo por señalar la errata, ya está corregida.

  9. r:

    Bueno, no pasa nada. De hecho pido perdón a todos los usuarios por haber quebrantado las normas de este magnífico sitio, pues yo pensaba que el enlace que escribí era neutral o algo así, aunque confieso que tenía mis sospechas (eso no significa que yo desprecie el DI). Gracias Neo y Tomas por la corrección, la acataré de inmediato y en el futuro, de mi parte, les prometo ser más cuidadoso para que esto no se vuelva a repetir. Estoy de acuerdo en que se elimine el enlace. ¡Vaya bronca la que armé, pero tengo buena autoestima, así que sobreviviré!

  10. Tecnologia:

    Muy buena información!

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