Evolución rápida: nuevos hallazgos sobre sus mecanismos moleculares
Los mecanismos por los cuales surgen nuevas especies aún no se comprenden completamente. ¿Cuáles son los procesos evolutivos que impulsan la evolución de nuevas especies? Los biólogos evolutivos tradicionalmente asumieron que las barreras geográficas entre las poblaciones animales juegan un papel decisivo (especiación alopátrica): una especie se separa físicamente en dos o más poblaciones aisladas, evitando así el flujo de genes entre estos grupos. Las subpoblaciones se adaptan a sus respectivos hábitats y evolucionan en especies independientes con diferentes características.
Sin embargo, en los últimos años, el biólogo evolutivo Profesor Axel Meyer de la Universidad de Konstanz no solo ha podido demostrar que las nuevas especies pueden evolucionar a partir de una población fuente dentro de un hábitat compartido y en presencia de flujo de genes (especiación simpátrica), sino que también que este tipo de especiación podría ser mucho más común de lo que se pensaba anteriormente. Su laboratorio está investigando los mecanismos ecológicos y genéticos que facilitan la especiación simpátrica. En una publicación reciente en la revista científica Molecular Biology and Evolution, Axel Meyer y sus colegas Paolo Franchini, Peiwen Xiong, Carmelo Fruciano, Ralf Schneider, Joost Woltering y Darrin Hulsey identifican el papel decisivo que desempeña un tipo de interruptor genético, microRNAs. especiación simpátrica.
Evolución rápida en cíclidos
Los investigadores dirigidos por Axel Meyer analizan el pez cíclido Midas de los lagos de cráter volcánico de Nicaragua como un sistema modelo en su investigación. Los cíclidos son conocidos por su capacidad de adaptarse a nuevos entornos a un ritmo excepcionalmente rápido y de formar nuevas especies. Las nuevas especies de peces se originan en una población que se encuentra en los grandes lagos de Nicaragua, pero después de colonizar varios lagos de cráter muy pequeños y jóvenes, se adaptaron a nuevos nichos ecológicos, evolucionaron nuevas características (por ejemplo, un cuerpo más alargado o una mandíbula diferente) y evolucionaron en una variedad de nuevas especies en menos de 22,000 años.
Otra característica distintiva de estos cíclidos de Midas es que evolucionaron en diferentes especies dentro de la misma población, a veces repetidamente, adaptándose a diferentes nichos ecológicos dentro de sus pequeños lagos de cráter. Los cíclidos de Midas de Nicaragua son, por lo tanto, uno de los ejemplos más conocidos de especiación simpátrica. Dentro de un período de tiempo tan corto, es muy poco probable que ocurran nuevas mutaciones. Esto hizo que encontrar un mecanismo molecular que pueda producir diferentes formas corporales, adaptaciones y, por lo tanto, distintos nichos ecológicos, sea tan difícil e interesante. La evolución de los microARN y los nuevos sitios objetivo para que puedan regular la expresión de genes ofrece un mecanismo molecular potencial que puede provocar un cambio evolutivo muy rápido con muy pocas diferencias genéticas entre las especies extremadamente jóvenes.
Los microARN
Los biólogos de Konstanz llevaron a cabo análisis genéticos de cinco especies de cíclidos de Midas de los lagos del cráter Apoyo y Xiloá. Aquí, se centraron en particular en la función del llamado microARN, un ácido ribonucleico no codificante que tiene un efecto regulador sobre la expresión génica. Los investigadores encontraron una mayor actividad de microARN en peces jóvenes un día después de que eclosionaron durante una fase en la que se forman los cuerpos de los peces. Analizaron la interacción entre el microARN y la expresión génica, identificando pares específicos de microARN y genes que se influyen entre sí. El microARN suprime la expresión de los genes diana y, por lo tanto, tiene un efecto regulador sobre ellos: cuanto más activo es un microARN particular, más eficazmente se suprime o "apaga" el gen diana. "Los resultados de nuestra investigación proporcionan evidencia sólida de que la regulación de microARN de evolución extremadamente rápida contribuye a la especiación rápida y simpátrica de los cíclidos de Midas", dice Paolo Franchini.
Fuentes
University of Konstanz. (2019, August 14). Rapid evolution: New findings on its molecular mechanisms. ScienceDaily. Retrieved October 23, 2019 from www.sciencedaily.com/releases/2019/08/190814105222.htm
Franchini, P., Xiong, P., Fruciano, C., Schneider, R. F., Woltering, J. M., Hulsey, C. D., & Meyer, A. (2019). MicroRNA gene regulation in extremely young and parallel adaptive radiations of crater lake cichlid fish. Molecular Biology and Evolution.
