Para ver cómo evolucionó la vida, los científicos generalmente recurren al registro fósil, pero este registro a menudo está incompleto. Investigadores de la Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa OIST, junto con un equipo internacional de colaboradores, han utilizado otra herramienta- los cromosomas de los animales vivos - para descubrir pistas sobre nuestro pasado. El estudio, publicado en Ecología y evolución de la naturaleza, revela los primeros eventos en la evolución de los vertebrados, incluido cómo surgieron los vertebrados con mandíbula a través de la hibridación entre dos especies de peces primitivos.
"Es notable que, aunque estos eventos ocurrieron hace casi medio billón de años, podemos resolverlos observando el ADN hoy", dijo el profesor Daniel Rokhsar, quien dirige la Unidad de Genética Molecular de OIST.
Leyendo las historias en nuestros genes
Los cromosomas son pequeñas estructuras que transportan el material genético de un organismo. Normalmente vienen en pares, con un conjunto heredado de cada padre. Si bien los humanos tienen 23 pares, este número varía según la especie.
El estudio encontró que, incluso durante cientos de millones de años, los cromosomas pueden ser sorprendentemente estables. Aunque se han producido mutaciones y reordenamientos, los cromosomas de los animales modernos tienen sorprendentes similitudes entre sí.
"Podemos usar estas similitudes para rastrear nuestra evolución e inferir biología del pasado distante", dijo el profesor Rokhsar, "si un grupo de genes se transporta en los mismos cromosomas en dos animales muy diferentes, por ejemplo, caracoles y marestrellas - entonces estos genes también probablemente estaban juntos en el mismo cromosoma en su último ancestro común "
Dos ex académicos posdoctorales de la OIST, el profesor Oleg Simakov, ahora en la Universidad de Viena, y el Dr. Ferdinand Marlétaz, ahora en el University College de Londres, dirigieron el estudio que comparó los cromosomas de anfioxus, un pequeño invertebrado marino, con los deotros animales, incluidos moluscos, mamíferos, pájaros, ranas, peces y lampreas.
Después de dar cuenta de un puñado de reordenamientos, concluyeron que los cromosomas del anfioxo se parecen a los de ancestros vertebrados tempranos extintos y confirmaron la existencia de 17 unidades cromosómicas antiguas. Los investigadores rastrearon la evolución de estos cromosomas antiguos en vertebrados vivos.
"Reconstruir los cromosomas ancestrales fue la clave que nos permitió desbloquear varios rompecabezas de la evolución temprana de los vertebrados", dijo el profesor Rokhsar.
Duplicando y desapareciendo
Los acertijos se centran en un fenómeno conocido como "duplicación del genoma". En la década de 1970, el genetista Susumu Ohno sugirió que los genomas de vertebrados se duplicaron, quizás repetidamente, en relación con sus antepasados invertebrados. Los estudios genómicos han confirmado y refinado esta sugerencia, pero cuántoslas duplicaciones que hubo, y cómo y cuándo ocurrieron, aún se debaten.
Parte del desafío es que los genomas duplicados cambian rápidamente, y estos cambios pueden ocultar la duplicación en sí. Aunque un genoma duplicado comienza con copias redundantes de cada gen, la mayoría de estas copias adicionales se desactivarán por mutación y eventualmente se perderán; el duplicadolos cromosomas en sí mismos también pueden ser revueltos.
Usando los 17 pares de cromosomas ancestrales como un ancla antigua, los investigadores concluyeron que había dos instancias separadas de duplicación del genoma.
La primera duplicación es compartida por todos los vertebrados vivos, tanto los vertebrados con mandíbula, incluidos los humanos, las aves, los peces y las ranas, como las lampreas sin mandíbula y sus parientes. Los investigadores dedujeron que esta duplicación más antigua se produjo alrededor de quinientoshace millones de años, casi al mismo tiempo aparecen los primeros fósiles de vertebrados.
La segunda duplicación es compartida solo por los vertebrados con mandíbula. Los investigadores encontraron que, a diferencia del primer evento, la pérdida de genes después de la segunda duplicación se produjo de manera desigual en los dos conjuntos de copias cromosómicas, una característica sorprendente pero informativa.
"Este tipo de pérdida de genes desigual es el sello distintivo de una duplicación del genoma que sigue a la hibridación de dos especies", dijo el profesor Rokhsar.
Por lo general, la descendencia híbrida de dos especies diferentes es infértil, en parte porque los cromosomas de los dos padres no están debidamente coordinados. Pero muy ocasionalmente, en algunos peces, ranas y plantas, el genoma híbrido se duplica para restaurar el cromosomaemparejamiento. La descendencia resultante tiene el doble de cromosomas que sus padres no coincidentes, y a menudo son más vigorosos. El nuevo estudio encontró inesperadamente que tal duplicación híbrida ocurrió en nuestros ancestros antiguos.
"Hace más de 450 millones de años, dos especies diferentes de peces se aparearon y, en el proceso, engendraron una nueva especie híbrida con el doble de cromosomas", dijo el profesor Rokhsar, "y esta nueva especie se convertiría en el antepasado de todas las mandíbulas vivasanimales - ¡incluyéndonos a nosotros! "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Posgrado del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa OIST . Original escrito por Lucy Dickie. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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