El cormorán no volador es uno de los diversos animales que viven en las Islas Galápagos, lo que despertó la curiosidad científica de Charles Darwin en la década de 1830. Supuso que las presiones evolutivas alteradas podrían haber contribuido a la pérdida de la capacidad de volar en aves comoel cormorán de Galápagos
En un nuevo estudio que desentraña el ADN del cormorán, los científicos de la UCLA descubrieron cambios genéticos que ocurrieron durante los últimos 2 millones de años y contribuyeron a la incapacidad del pájaro para volar. Curiosamente, cuando estos mismos genes fallan en los humanos, causan trastornos del desarrollo óseollamadas ciliopatías esqueléticas.
Publicado el 2 de junio en la revista ciencia , los hallazgos arrojan luz sobre los mecanismos genéticos subyacentes a la evolución del tamaño de las extremidades y eventualmente podrían conducir a nuevos tratamientos para personas con ciliopatías esqueléticas.
"Varios de estos cambios evolutivos icónicos y salientes ocurrieron en Galápagos", dijo el autor principal Leonid Kruglyak, presidente de genética humana en la Facultad de Medicina David Geffen de la UCLA. "Darwin, con solo observar estos cambios, infirió elproceso de evolución por selección natural. Ahora tenemos herramientas genéticas sofisticadas para reexaminar estos ejemplos clásicos y descubrir lo que sucedió a nivel molecular ".
El cormorán de Galápagos, con sus alas cortas y desgarbadas, es la única de las 40 especies de cormoranes que no puede volar. También es el cormorán más grande y un nadador fuerte que se sumerge para comer pescado.
Los investigadores, incluido Darwin, han propuesto dos caminos evolutivos para la pérdida de vuelo. En algunos casos, los cambios que conducen a la no vuelo pueden ayudar a las aves a sobrevivir porque mejoran su capacidad de hacer otra cosa, como nadar, la llamada selección positiva.
Alternativamente, las aves pueden haber perdido su capacidad de volar simplemente porque no necesitaban migrar o escapar de los depredadores. Cuando volar no es esencial para la supervivencia, las mutaciones que impiden el vuelo pueden acumularse gradualmente en el acervo genético.
"Estos dos escenarios no son mutuamente excluyentes", dijo Kruglyak, quien también es investigador del Instituto Médico Howard Hughes. "Puede comenzar por el camino debido a la pérdida pasiva de vuelo pero luego también tiene una selección positiva para seguir reduciendo las alas"."
Un viaje a las Islas Galápagos despertó el interés de Kruglyak en los cormoranes. Junto con el primer autor Alejandro Burga, becario postdoctoral en el laboratorio de Kruglyak, se contactaron con Patricia Parker, profesora de estudios zoológicos en la Universidad de Missouri-St. Louis.había obtenido muestras de ADN de cormoranes de Galápagos para un estudio anterior y acordó colaborar en este proyecto.
Los investigadores secuenciaron los genomas de cormoranes no voladores y otras tres especies de cormoranes para concentrarse en los cambios genéticos posiblemente vinculados al vuelo. Luego utilizaron un programa capaz de determinar si los cambios genéticos que identificaron podrían afectar la estructura y función de las proteínas.
Sus análisis los llevaron a un gen llamado CUX1, que anteriormente estaba vinculado a alas acortadas en pollos. Los científicos notaron que los cormoranes de Galápagos poseían una versión diferente de CUX1 que sus parientes voladores.
"Vimos una mutación en este gen que nunca hemos visto en otros animales", dijo Burga. El equipo confirmó que los cambios en el gen CUX1 alteraron la función de la proteína, probablemente afectando el tamaño del ala.
El equipo también descubrió que los cormoranes no voladores tienen un número anormalmente alto de mutaciones genéticas que afectan a los cilios: estructuras pequeñas y peludas que sobresalen de las células y regulan todo, desde el desarrollo normal hasta la reproducción.
Los cilios juegan un papel fundamental en el crecimiento óseo. Las personas nacidas con ciliopatías esqueléticas tienen extremidades más cortas, cofres estrechos y costillas raquíticas, al igual que los cormoranes de Galápagos. Los resultados de UCLA sugieren que CUX1 controla muchos aspectos de los cilios, algunos de los cuales influyencrecimiento óseo.
Kruglyak dijo que los estudios futuros explorarán si otras aves no voladoras, como el avestruz y el kiwi, comparten mutaciones con el cormorán de Galápagos y si estos genes pueden ayudar a los biólogos a comprender mejor la evolución y el desarrollo de las extremidades.
"La pérdida de vuelo es algo que ha ocurrido con frecuencia en las aves", dijo Kruglyak. "Hay un campo bastante rico que trata de entender cómo ocurren todos estos cambios y si existen trayectorias comunes entre las especies".
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Materiales proporcionado por Universidad de California - Ciencias de la salud de Los Ángeles . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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