Primeros genomas de vertebrados panameños han sido exitosamente secuenciados

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Anolis auratus. Foto por Kenro Kusumi (ASU).

¿Por qué hay tantos tipos de lagartijas?

por STRI

Las lagartijas tienen súper-poderes. Las aves y los mamíferos que pueden regenerar su piel y sus plumas evolucionaron a partir del mismo ancestro que las lagartijas, que pueden regenerar estructuras enteras como sus colas. Extendiéndose por las Américas, un grupo de lagartijas, las anolis, evolucionaron como los pinzones de Darwin, adaptándose a distintas islas y a diferentes hábitats en el continente. Hoy hay más de 400 especies.

Al construir un árbol genealógico para cuatro especies de lagartijas, tres colectadas en Panamá en el Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales (STRI) y una en el sudeste de EEUU, los científicos de la Unversidad del Estado de Arizona (ASU por sus siglas en inglés) compararon los genomas de las lagartijas -todo su código de ADN- con los de otros animales. Los genomas revelaron que los cambios en los genes involucrados en el diencéfalo (el sitio donde está la glándula pineal y otras glándulas endocrinas), que gobiernan la visión de colores, las hormonas y la colorida papada que los machos despliegan para atraer a las hembras, pueden contribuir a la formación de límites entre especies. Los genes que regulan el desarrollo de las extremidades también evolucionaron particularmente rápido.

“Esta es la primera vez que el código genético completo -el genoma- de cualquier especie de vertebrado de Panamá ha sido secuenciado y analizado”, comentó Oris Sanjur, coautora y Directora Asociada para la Administración Científica de STRI. “La información de estas tres especies es una contribución importante para nuestra comprensión de la biodiversidad y la evolución de nuevas especies”.

Los científicos estiman que hay 40 especies de lagartijas anolis viviendo en Panamá, en comparación con solo una en los Estados Unidos. Un equipo de ASU colectó tres especies con el permiso del Ministerio de Ambiente de Panamá, (MiAmbiente): el anolis gigante de América Central, Anolis frenatus, vive alto en los troncos de los árboles; el anolis de la hierba, A. auratus, se posa sobre los arbustos o sobre la vegetación herbácea y el anolis delgado, A. apletophallus, que se encuentra solo en Panamá y que cuelga más abajo en los troncos de los árboles o en el suelo.

Los investigadores del School of Life Sciences (Escuela de Ciencias de la Vida) de ASU alinearon las secuencias de ADN de las lagartijas con las secuencias de ADN de otros 31 animales: el pez con aletas lobuladas y los grupos de animales de cuatro patas que evolucionaron a partir de ellos. También examinaron cuidadosamente los genes que codifican las proteínas: más de 22,000 genes en el anolis verde, A. carolinensis, vs. alrededor de 20,000 cada uno en A. auratus y A. frenatus y 13,000 en A. apletophallus.

“Aunque algunos reptiles como las tortugas cambiaron notablemente poco durante millones de años, las lagartijas anolis evolucionaron rápidamente, resultando en una diversidad de formas y comportamientos”, comentó Kenro Kusumi, autor y profesor de la Facultad de Ciencias de la Vida de ASU. “Ahora que secuenciar genomas completos es más barato y más fácil, descubrimos evidencia genética molecular para una evolución rápida que puede explicar las sorprendentes diferencias entre los cuerpos de los animales que viven en diferentes ambientes”.

El laboratorio de Kusumi está especialmente interesado en cómo los genomas de los reptiles dan forma a su capacidad de regenerarse y desarrollar una diversidad de formas corporales, trabajando con colegas de la Facultad de Medicina de la Universidad de Arizona-Phoenix.

Una explicación obvia para una tasa de evolución más rápida es la velocidad de reproducción de las lagartijas anolis. Las anolis suelen aparearse en su primer año de vida, mientras que otros reptiles tardan mucho más en alcanzar la madurez sexual. También se reproducen con muchos otros individuos, por lo que las mutaciones que dificultan la supervivencia de los individuos se eliminan con bastante rapidez.

La primera y única otra lagartija anolis que se secuenció previamente fue la anolis verde, A. carolinensis, la única especie anolis residente en los EEUU Fue secuenciada por Jessica Alföldi en el Instituto Broad de Massachusetts del Instituto de Tecnología de Massachusetts y sus colegas, quienes estaban particularmente interesados en comparar el genoma de lagartija con el genoma humano.

El genoma de A. carolinensis mostró evidencia de una evolución más reciente y de la pérdida de antiguos elementos repetidos en la parte del ADN que no codifica las proteínas. En este sentido, era importante secuenciar las tres especies panameñas, ya que las especies de EEUU podrían no ser las más representativas del grupo diverso de anolis.

“Durante 15 años, se invirtió una cantidad impresionante de tiempo y dinero en descubrir los genomas de los mamíferos, motivados por nuestro deseo de comprender la evolución humana y buscar curas para enfermedades. Aunque los reptiles escamosos incluyen más de 10,000 especies, casi el doble del número de especies de mamíferos, un solo genoma no fue suficiente para comprender la variabilidad dentro de este grupo”, comentó el autor principal del informe, Marc Tollis, investigador postdoctoral en ASU. “Al comparar estos cuatro genomas de lagartija anolis, comenzamos a comprender cómo uno de los más diversos grupos de vertebrados se regenera, se desarrolla y se diversifica”.

Este estudio fue financiado por STRI, ASU y la Fundación Nacional de Ciencias de EEUU y fue posible gracias a un acuerdo de colaboración de ASU/STRI en el 2010.

Vea: Tollis, M., Hutchins, E.D., Stapley, J. et al. 2018. Comparative genomics reveals accelerated evolution in conserved pathways during the diversification of anole lizards. Genome Biology and Evolution. Doi:10.1093/gbe/evy013/4817506

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                                         Anolis apletophallus. Foto por Kenro Kusumi (ASU).

 

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