Un grupo de investigadores de la Universidad de Helsinki utilizó métodos novedosos y poderosos para desenredar los patrones de evolución paralela de los espinosos de tres espinas de agua dulce en diferentes escalas geográficas en todo su rango de distribución. El grupo concluye que las condiciones bajo las cuales se observa un genoma sorprendentepueden ocurrir patrones de paralelismo genético que de hecho pueden estar lejos de ser comunes, tal vez incluso excepcionales.
El espinoso de tres espinas Gasterosteus aculeatus , un pez del tamaño de un pulgar distribuido en todo el hemisferio norte, es una especie modelo de libro de texto en biología evolutiva.Con la retirada de las capas de hielo desde el último máximo glacial, las poblaciones marinas ancestrales han colonizado repetidamente los hábitats de agua dulce recién formados.A través de su rango de distribución, los espinosos en estos novedosos ambientes de agua dulce exhiben similitudes notables en su morfología, fisiología y comportamiento, un fenómeno conocido como "evolución paralela"
"Lo que es realmente notable en nuestros resultados es que la repetibilidad de la evolución en respuesta a presiones de selección similares en diferentes océanos puede ser muy diferente", dice el líder del grupo Juha Merilä, profesor de la Facultad de Ciencias Biológicas y Ambientales de la Universidad de Helsinki.
Los fundamentos genéticos de tal evolución paralela han fascinado a los científicos durante años, y han descubierto que la diferenciación observada entre el agua dulce y marina está respaldada por cambios sorprendentemente paralelos también a nivel genético. Sin embargo, la mayoría de los estudios sobre este tema se han basado enmuestreo geográfico limitado o centrado solo en poblaciones de la región del Pacífico oriental.
"Como científicos, a menudo estamos tentados a proporcionar narraciones simples a problemas extremadamente complejos. Lo que más me gustó de este proyecto es que hicimos exactamente lo contrario: mostramos que la historia detrás de la adaptación espectacularmente rápida del espinoso de tres espinas alos hábitats nuevos pueden ser más complejos de lo que se pensaba anteriormente. Creo que descifrar el papel de la historia demográfica en la configuración de la adaptación evolutiva es un paso necesario para resolver el misterio ", dice el coautor Paolo Momigliano, investigador postdoctoral en la Facultad de Ciencias Biológicas y Ambientales, Universidad de Helsinki.
paralelismo genético 10 veces mayor en el Pacífico oriental
Con métodos novedosos y poderosos, un grupo de investigadores de la Universidad de Helsinki desenredó patrones de evolución paralela de espinosos de tres espinas de agua dulce en diferentes escalas geográficas en su rango de distribución. Descubrieron que el extraordinario nivel de paralelismo genético observado en el EsteLa región del Pacífico no se observa en el resto del rango de la especie. De hecho, encontraron niveles de paralelismo genético aproximadamente 10 veces más altos en el Pacífico Oriental en comparación con el resto del mundo.
"He estado estudiando las historias de la población mundial de la especie en mi doctorado. Descubrimos que sus poblaciones ancestrales residen en el Pacífico Oriental. Predijimos que la región alberga la fuente de variaciones genéticas ancestrales para la evolución paralela, y dicha variación genéticapodría perderse durante la colonización en el resto del mundo, por ejemplo, en el Atlántico. Estas predicciones se probaron con datos empíricos y simulados ", explica el primer autor Bohao Fang, candidato a doctorado de la Facultad de Ciencias Biológicas y Ambientales de la Universidad de Helsinki..
Lo que sucede en el Pacífico Oriental, se queda en el Pacífico Oriental
Sus simulaciones mostraron que esta diferencia en el grado de paralelismo probablemente depende de la pérdida de variación genética permanente, la materia prima sobre la que actúa la selección, durante la colonización del Océano Pacífico occidental y Atlántico desde el Océano Pacífico oriental.
Esta discrepancia podría haberse acentuado aún más por períodos de fuerte aislamiento y contacto secundario entre hábitats marinos y de agua dulce en el Pacífico Oriental, de acuerdo con los resultados del grupo y la historia geológica del área. Este contacto secundario probablemente ocurrió después de la colonización delCuenca del Atlántico, lo que resulta en mucha más variación genética disponible para la adaptación local en el Pacífico Oriental, variación que nunca tuvo la oportunidad de extenderse al Atlántico. En otras palabras, la discrepancia en los patrones genéticos de evolución paralela entre los dos océanos es un resultadode la compleja historia demográfica de la especie, que involucró expansiones de rango y cuellos de botella demográficos.
"Nuestros métodos menos cargados de suposiciones han sido clave para cuantificar la evolución paralela a diferentes escalas geográficas para el tipo de datos disponibles para este estudio. Disfruto muchísimo desarrollando nuevos métodos para estudiar la adaptación y la evolución, y la idea de que ese paralelismoLa evolución podría ser excepcional en el Pacífico Oriental en comparación con el resto del mundo, me ha intrigado durante mucho tiempo. Fue una coincidencia afortunada que me convirtiera en parte de la Unidad de Investigación de Genética Ecológica dirigida por Juha Merilä, donde las muestras para finalmente probar estola hipótesis se hizo disponible ", concluye Petri Kemppainen, coautor, desarrollador de métodos e investigador postdoctoral en la Facultad de Ciencias Biológicas y Ambientales de la Universidad de Helsinki.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Helsinki . Original escrito por Bohao Fang y Marjaana Lindy. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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