La paloma migratoria es famosa por el enorme tamaño de su población histórica en América del Norte estimada en 3 a 5 mil millones y por su rápida extinción frente a la matanza masiva por humanos. Sin embargo, sigue siendo un misterio por qué la especie no estaba 'no puede sobrevivir en al menos unas pocas poblaciones pequeñas y aisladas.
Una teoría, que es consistente con los hallazgos de un nuevo estudio publicado el 17 de noviembre en ciencia , sugiere que las palomas mensajeras estaban bien adaptadas para vivir en grandes bandadas, pero mal adaptadas para vivir en grupos más pequeños, y el cambio en el tamaño de la población ocurrió tan rápido que no pudieron adaptarse.
"Las palomas mensajeras lo hicieron realmente bien durante decenas de miles de años, y de repente se extinguieron. Paradójicamente, su enorme tamaño de población puede haber sido un factor en su extinción", dijo la autora correspondiente Beth Shapiro, profesora de ecología y biología evolutivaen UC Santa Cruz.
El equipo de Shapiro observó la diversidad genética de las palomas mensajeras, utilizando ADN recuperado de especímenes de museo. Los investigadores confirmaron observaciones anteriores de una diversidad genética notablemente baja en la población de palomas mensajeras. Pero donde los investigadores anteriores vieron evidencia de una población inestable que había fluctuado entrealtos y bajos, el nuevo estudio llegó a conclusiones muy diferentes.
"Lo que hicimos, lo que el estudio anterior no hizo, fue observar la variación en la diversidad en todo el genoma. Descubrimos que no solo era más bajo de lo esperado en general, sino que también era más variable y pudimospara ver dónde están esas regiones de alta y baja diversidad en el genoma de la paloma migratoria ", dijo la primera autora Gemma Murray, investigadora postdoctoral en el Laboratorio de Paleogenómica de Shapiro en la Universidad de California en Santa Cruz.
El análisis reveló patrones en el genoma de la paloma mensajera que indica que la baja diversidad genética de la especie fue el resultado de la selección natural que causó la rápida propagación de mutaciones beneficiosas a través de la población y la eliminación de mutaciones malas. Los investigadores no encontraron los mismos patronesde diversidad genética en todo el genoma en la paloma de cola de banda estrechamente relacionada, que tiene una población relativamente pequeña de aproximadamente 2 millones de nativos del oeste de América del Norte.
"Cuando observamos las tasas de evolución adaptativa y selección purificadora en ambas especies, encontramos evidencia de que la selección natural había resultado tanto en una tasa más rápida de evolución adaptativa en palomas mensajeras como en una purga más rápida de mutaciones perjudiciales", dijo Murray ".Eso es exactamente lo que esperaría ver si la selección está causando las diferencias en la diversidad genética ".
Cuando una mutación beneficiosa se propaga a través de una población, lleva consigo tramos adyacentes de ADN, por lo que las generaciones posteriores portan no solo la buena mutación sino secciones enteras de ADN idéntico. Estas regiones de baja diversidad se pueden dividir por recombinación.proceso en el que los cromosomas emparejados intercambian secciones de ADN durante la formación de óvulos y espermatozoides lo que explica por qué los padres no transmiten copias exactas de sus cromosomas a su descendencia.
La recombinación tiende a ocurrir con menos frecuencia en el medio de los cromosomas que en los extremos, una tendencia especialmente pronunciada en las aves. En el genoma de la paloma migratoria, los investigadores encontraron que las áreas de baja diversidad genética se encontraban en el medio de los cromosomas, mientras queregiones de mayor diversidad estaban en los extremos.
"En los extremos de los cromosomas, nada se arrastra junto con la mutación beneficiosa debido a la alta tasa de recombinación", explicó Shapiro.
Cuando los investigadores observaron qué tipos de genes mostraron evidencia de evolución adaptativa, encontraron muchos que podrían estar relacionados con aspectos de la ecología de las palomas mensajeras y las demandas de vivir en grandes bandadas. Entre los 32 genes con una fuerte evidencia de evolución adaptativa estabangenes asociados con el sistema inmunitario y la reducción del estrés las poblaciones grandes y densas tienden a tener una gran carga de enfermedades y estrés social y con la capacidad de comer muchos alimentos determinados.
Estos hallazgos son consistentes con la idea de que la adaptación de la paloma pasajera a grandes poblaciones puede haberse convertido en una responsabilidad cuando su población se redujo. "Nuestros hallazgos encajan con esa historia, y no encontramos ninguna evidencia de que la población fuera inestable antesla gente comenzó a cazarlos ", dijo Murray.
El estudio también tiene importantes implicaciones teóricas para los genetistas de poblaciones. La teoría de la población predice que las especies con grandes poblaciones deberían tener una mayor diversidad genética que aquellas con poblaciones más pequeñas, pero esta predicción supone que la mayor parte del genoma está evolucionando "neutralmente" a través de la deriva genética,acumulando mutaciones aleatorias sin efectos beneficiosos ni perjudiciales. Los genetistas de población a menudo usan modelos que suponen una evolución neutral para hacer inferencias sobre la historia de una población.
"Es una suposición común que si una especie tiene baja diversidad genética, pasó por un cuello de botella en la población en algún momento en el pasado", explicó Murray.
Pero las predicciones teóricas sobre la relación entre el tamaño de la población y la diversidad genética no se confirman en el mundo real. Esto se conoce como la paradoja de Lewontin según el biólogo evolutivo Richard Lewontin, y según Shapiro, puede ser porque la selección natural es máseficiente en poblaciones más grandes y puede afectar los efectos de los cambios aleatorios, lo que invalida el supuesto de evolución neutral.
Se predice que la selección natural tendrá una mayor influencia en grandes poblaciones, ya que es más probable que surjan mutaciones altamente beneficiosas, y también porque en poblaciones pequeñas, los eventos aleatorios tienen un mayor efecto sobre lo que se transmite a la próxima generación.
Russell Corbett-Detig, profesor asistente de ingeniería biomolecular en UC Santa Cruz y coautor del nuevo artículo, presentó evidencia en apoyo de esta explicación de la paradoja de Lewontin en un artículo de 2015. La paloma mensajera y la paloma de cola de banda,especies similares con tamaños de población muy diferentes, ofrecieron una oportunidad perfecta para probar la idea, dijo Shapiro.
"La interacción entre el paisaje de recombinación y el enorme tamaño de la población de palomas mensajeras nos permite ver qué hay detrás de la paradoja de Lewontin", dijo Shapiro. "En la mayoría de las especies, es seguro asumir que la mayoría del genoma está evolucionando de manera neutral,pero para las especies con poblaciones muy grandes, es posible que queramos dudar. Estas herramientas que utilizan la diversidad genética para hacer inferencias sobre cambios históricos en el tamaño de una población no funcionan en absoluto para la paloma migratoria ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Santa Cruz . Original escrito por Tim Stephens. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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