En una pequeña piscina enclavada entre dos cascadas en Hidalgo, México, vive una población de peces híbridos, el resultado de muchas generaciones de entrecruzamiento entre las colas de espada de las tierras altas y las ovejas. El laboratorio de Molly Schumer, profesora asistente de biología en la Universidad de Stanford,ha estado recolectando estos peces durante años para estudiar la evolución de los híbridos.
"Nos estamos dando cuenta de que la hibridación afecta a especies de todo el árbol de la vida, incluida nuestra propia especie, muchos de nosotros tenemos genes de neandertales y denisovanos", dijo Schumer, refiriéndose a dos especies humanas antiguas que se cruzan con nuestros ancestros."Comprender la hibridación y los efectos negativos y positivos que pueden provenir de los genes que se han movido entre especies es importante para comprender nuestros propios genomas y los de otras especies con las que interactuamos".
En un nuevo artículo, publicado el 14 de mayo en ciencia , los investigadores señalan dos genes responsables de un melanoma que a menudo se desarrolla cerca de las colas de los híbridos masculinos de cabeza de oveja de montaña. El hallazgo marca solo la segunda vez que se ha rastreado una disfunción híbrida a genes específicos en vertebrados. El único otro casodonde los científicos han reducido la disfunción híbrida en vertebrados hasta el nivel de un solo gen es en una población híbrida de ratones de larga data en Europa y sus parientes.
Una población especial
Las personas saben desde hace mucho tiempo que la descendencia de dos especies diferentes tiende a tener defectos genéticos. Por ejemplo, las mulas, que son híbridos de burros y caballos, son infértiles. Irónicamente, para encontrar los genes responsables de tales disfunciones, investigadoresnecesitan híbridos que sean lo suficientemente aptos para reproducirse durante varias generaciones después de la hibridación inicial. De lo contrario, las piezas de sus genomas que provienen de las especies parentales son tan grandes que es casi imposible rastrear la influencia de un gen.
Esto es lo que hace que los híbridos de cabeza de oveja de montaña sean un estudio de caso excepcional. Se han cruzado durante aproximadamente 45 generaciones, dando como resultado genomas que contienen fragmentos más pequeños de ADN parental, que son más fáciles de inspeccionar a nivel de un solo gen.
"Hemos sabido acerca de la incompatibilidad genética entre los genes de dos especies desde la década de 1940. A pesar de eso, no conocemos muchos de los genes que causan estas interacciones negativas", dijo Daniel Powell, investigador postdoctoral en el laboratorio de Schumery autor principal del artículo: "Nuestro laboratorio ha definido claramente los híbridos naturales y hemos desarrollado los recursos genómicos para ambas especies parentales. Estos peces representan un sistema único para abordar esta cuestión".
Para centrarse en los genes responsables del melanoma en los híbridos, los investigadores primero centraron su atención en las colas de espada de pura oveja y el origen genético de una mancha negra que desarrollan algunos de estos peces, que no es cancerosa pero se encuentra enla misma ubicación que el melanoma de los híbridos. Analizando los genomas de casi 400 peces individuales, vincularon la mancha negra con la presencia de un gen llamado xmrk. Siguiendo ese ejemplo, los investigadores concluyeron que xmrk también se expresó más altamente en híbridos con melanomaen comparación con los que no lo tienen, en conjunto, podría explicar el 75 por ciento de todas las variaciones en la observación que estudiaron tanto en el pez ovejero puro como en el híbrido.
Los investigadores también encontraron que otro gen llamado cd97, que algunos híbridos heredan de sus antepasados de cola de espada de las tierras altas, se expresó más altamente en las colas de espada de las tierras altas y en los híbridos que en las colas de espada de cabeza de oveja. La evidencia genética adicional sugiere que cd97 y xmrk interactúan enalguna forma de producir melanoma en los híbridos.
Curiosamente, a pesar de que ninguno de los genes está asociado con el melanoma en las especies parentales de espadachín, ambos están vinculados al cáncer en otros animales. En un híbrido de cola de espada relacionado, por ejemplo, xmrk interactúa con otro gen, no con cd97,causar melanoma, y un gen relacionado con cd97 se ha asociado con cáncer en humanos.
Tomados en conjunto, estos hallazgos arrojan una imagen desconcertante. "Hemos terminado con ideas competidoras pero no mutuamente excluyentes sobre la incompatibilidad y la enfermedad híbridas", dijo Powell. "Le hemos dado credibilidad a la idea de que algunos genes podrían ser vulnerablesa descomponerse en diferentes especies, lo cual es sorprendente, dada la aleatoriedad de la evolución. Pero también tenemos evidencia de la idea de que existe una diversidad de causas genéticas para disfunciones similares ".
El mejor tipo de proyecto
Schumer dice que se arriesgó un poco cuando centró sus estudios en la hibridación, pero su apuesta está dando sus frutos.
"Cuando comencé mi doctorado en 2011, realmente no se aceptaba que la hibridación fuera común en los animales. Los ejemplos más conocidos fueron las mulas y las moscas de la fruta. Ha sido un cambio tan enorme y un momento divertido para trabajar en esta cuestión", dijo Schumer, autor principal del artículo y miembro de Stanford Bio-X." A lo que hemos llegado ahora es el mejor tipo de proyecto en ciencia: uno que plantea muchas más preguntas que respuestas y lo hace girar.en un montón de direcciones diferentes "
A través del trabajo futuro, los investigadores quieren descubrir por qué las espadas híbridas con melanoma tienen menos probabilidades de sobrevivir en la naturaleza y en cautiverio. También tienen curiosidad por saber por qué tantos de estos peces tienen melanoma; es posible que,Cuando se trata de la selección de pareja, las hembras prefieren los machos con los grandes puntos negros generados por el melanoma. Ya han alineado varias ideas para comprender mejor si los genes salen mal de manera repetible en los híbridos, o si lo que han encontrado en xmrky cd97 está más cerca de la coincidencia.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Stanford . Original escrito por Taylor Kubota. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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