Un equipo de biólogos descubrió que los procesos genéticos distintivos del desarrollo temprano ayudan a explicar los patrones de desarrollo animal en la naturaleza y en todo el árbol evolutivo. Sus hallazgos apuntan a una dinámica en gran medida pasada por alto entre el genoma de las madres y su progenie en desarrollo, yuno que subraya esta interacción genética como una influencia primaria en la evolución.
"Algunos rasgos de la descendencia, como el tamaño, están determinados por el genoma de la madre, pero otros rasgos de la descendencia están determinados por el genoma de la descendencia", explica Matthew Rockman, profesor asociado en el Departamento de Biología de la Universidad de Nueva York y autor principal deel papel, que aparece en el diario eLife . "Como resultado, puede haber desajustes genéticos entre la madre y la descendencia, lo que a veces puede dificultar la adaptación a las condiciones ecológicas".
El estudio, el primer análisis genético de una transición del desarrollo indirecto al directo, uno de los patrones evolutivos más comunes a lo largo de la historia de la vida animal, fue dirigido por Christina Zakas, científica de investigación postdoctoral de la Universidad de Nueva York.
Muchos animales se desarrollan indirectamente, creciendo primero en una larva que debe alimentarse antes de la metamorfosis en su forma juvenil. Sin embargo, algunos linajes han abandonado este modo larval de desarrollo, cambiando al desarrollo directo, saltando la fase larval y eclosionando como una pequeñaversión del adulto.
Los linajes en desarrollo directos e indirectos, por lo tanto, tienen descendencia muy diferente, con grandes diferencias en tamaño y morfología entre ellos. Pero cómo este tipo de transición evolutiva ocurre, a nivel genético, ha sido un misterio para los científicos.
En su estudio, los investigadores de la NYU examinaron un pequeño gusano marino Streblospio benedicti que se encuentra en el puerto de Nueva York. La especie sirve como un buen vehículo para examinar el cambio de larva a desarrollo directo porque algunas poblaciones de esta especie producen larvas mientras que otras se desarrollan directamente.
Utilizando cruces genéticos en el laboratorio para aislar las diferencias en la descendencia de los gusanos, los científicos buscaron descubrir las regiones genómicas responsables del desarrollo de las larvas. Al rastrear piezas del genoma a lo largo del árbol genealógico de sus gusanos experimentales, pudieron distinguir entre genéticas alternativasmodelos.
Sorprendentemente, sus resultados mostraron que los genes que gobiernan el tamaño del huevo son completamente independientes de los genes que influyen en el desarrollo larvario.
"Esta independencia genética significa que los apareamientos entre poblaciones que difieren en el modo de desarrollo generarán descendencia genéticamente incompatible", señala Rockman. "Además, debido a que el tamaño del huevo está determinado por los genes de la madre y el desarrollo larval por el genotipo de la descendencia, las circunstancias especiales deel desarrollo temprano crea un ciclo de retroalimentación: la frecuencia de los genes maternos en una población crea su propia presión de selección para unir genes de descendencia ".
Los resultados, entonces, sugieren un mecanismo previamente inexplorado que da forma al desarrollo en esta y otras especies.
"Diferentes circunstancias ecológicas favorecen un enfoque u otro, pero nuestros resultados muestran que en esta especie los efectos del genoma materno podrían anular otras presiones selectivas del medio ambiente como la salinidad, los depredadores o la abundancia de alimentos", dice Rockman.
La investigación fue financiada por la Fundación de la Familia Zegar, así como por subvenciones de la Fundación Nacional de Ciencias IOS-1350926 y los Institutos Nacionales de Salud GM108396-02.
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Materiales proporcionado por Universidad de Nueva York . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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