La forma en que las especies se adaptan genéticamente a su entorno es una pregunta central relacionada con la evolución de la biodiversidad. En un nuevo estudio, los científicos de la Universidad de Uppsala y sus colegas informan que la secuenciación completa del genoma del arenque del Atlántico y el Báltico reveló cientos de loci subyacentes a la adaptación al salobreMar Báltico o momento de la reproducción. El estudio se publica hoy en eLife.
El arenque del Atlántico es uno de los peces más abundantes del mundo y ha sido un recurso alimenticio crucial en el norte de Europa. Una escuela de arenque puede comprender miles de millones de peces, y se estima que solo el peso de los huevos que el arenque¡el desove a lo largo de la costa de Noruega es tres veces mayor que el peso de la población noruega! Estudios previos basados en muy pocos genes apenas habían revelado diferencias genéticas entre el arenque de diferentes regiones geográficas. Esto fue inesperado ya que el arenque del Atlántico es uno de los pocosespecies que pueden reproducirse en todo el mar Báltico salobre, que puede ser aproximadamente una décima parte tan salada que el Océano Atlántico. Este hallazgo inesperado podría explicarse al menos de dos maneras diferentes. En primer lugar, tal vez el arenque del Atlántico sea lo suficientemente flexible como para adaptarse a entornos muy diferentes.es decir, alta o baja salinidad sin muchos cambios genéticos. En segundo lugar, los estudios anteriores solo analizaron un puñado de sitios en el genoma del arenque del Atlántico yentonces es posible que las diferencias genéticas en otros genes controlen la adaptación de este pez.
"Estuve involucrado en uno de estos primeros estudios como estudiante universitario en la Universidad de Estocolmo a fines de la década de 1970 y durante los últimos 35 años me he preguntado cuál de estas explicaciones es la correcta", explica el profesor de Leif Andersson en la Universidad de Uppsala,La Universidad de Ciencias Agrícolas de Suecia y la Universidad de Texas A&M, que dirigieron el estudio. Estaba convencido de que al aplicar las nuevas tecnologías de secuenciación que han revolucionado la biología, finalmente obtendríamos la respuesta final ". El nuevo estudio revela que el arenque del Atlántico es un ideal casimodelo para estudiar los genes que subyacen a la adaptación ecológica ", continúa Leif Andersson. En primer lugar, es altamente adaptable y muestra una diversidad considerable en el tiempo de desove. En segundo lugar, el tamaño de la población es enorme, lo que hace fluctuaciones aleatorias en la frecuencia de variantes genéticas de menor importancia.Por lo tanto, la relación señal / ruido para detectar la selección natural es excepcionalmente buena en esta especie.
Ahora los científicos han secuenciado genomas completos de grupos de arenque del Atlántico y el Báltico y han revelado cientos de sitios que están asociados con la adaptación al Mar Báltico. El estudio también identificó una serie de genes que controlan cuándo se reproducen estos peces al comparar el arenque que generaen otoño con los que se reproducen en primavera. Esto es importante porque las poblaciones naturales deben cronometrar cuidadosamente cuando se reproducen para maximizar la supervivencia de sus crías. Estos nuevos hallazgos proporcionan evidencia convincente de que los cambios en los genes codificadores de proteínas y los tramos de ADN que regulan el genambas expresiones contribuyen a la adaptación. El estudio también mostró que las variantes de genes que contribuyen a la adaptación probablemente evolucionen con el tiempo al acumular múltiples cambios de secuencia que afectan al mismo gen.
"El arenque del Atlántico tiene una rica" caja de herramientas "compuesta de variantes genéticas que subyace a su capacidad de adaptarse a su entorno", explica el estudiante de doctorado Sangeet Lamichhaney y primer autor compartido. Las diferentes subpoblaciones de arenque tienen sus propios conjuntos óptimos de adaptaciónvariantes genéticas. Por ejemplo, el arenque de desove otoñal y el arenque de desove primaveral del mar Báltico tienen variantes genéticas que favorecen la adaptación a la baja salinidad. Sin embargo, el arenque báltico de desove otoñal también comparte variantes genéticas que controlan el tiempo de reproducción con el desove otoñalarenque del Mar del Norte.
El estudio tiene muchas implicaciones importantes.
"La pesquería de arenque es la quinta pesquería más grande del mundo y la gran cantidad de información sobre biología de la población de arenque que ahora revelamos se puede utilizar para desarrollar evaluaciones de stock más precisas y, por lo tanto, una pesca más sostenible", declara Álvaro Martínez Barrio, científico deScience for Life Laboratory y primer autor compartido. Además, nuestra identificación de genes que controlan el momento de la reproducción tiene implicaciones sobre cómo las especies pueden hacer frente a los cambios climáticos, ya que el momento óptimo para la reproducción puede cambiar como consecuencia del calentamiento global.
Un rasgo característico de la buena ciencia es que responde viejas preguntas pero plantea nuevas preguntas para futuras investigaciones. Los científicos ahora han revelado más de 500 loci en el genoma del arenque que es la adaptación ecológica subyacente y esto proporciona una mina de oro para futuras investigaciones.Algunos de estos genes se han asociado previamente con enfermedades en humanos y, por lo tanto, a menudo están bien estudiados, mientras que las funciones de otros son completamente desconocidas.
"Estoy convencido de que una mayor investigación sobre esta rica colección de genes asociados con la adaptación ecológica conducirá a un nuevo conocimiento básico sobre las funciones genéticas que también serán relevantes para la medicina humana ya que la mayoría de los genes en arenque también se encuentran en humanos y sonse espera que tenga funciones similares ", finaliza Leif Andersson.
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Materiales proporcionado por Universidad de Uppsala . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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