Revelan la rápida evolución de los caballitos de mar

Un proyecto genómico, compuesto por seis biólogos evolutivos del equipo de investigación del profesor Axel Meyer de La Universidad de Constanza e investigadores de China y Singapur, secuenció y analizó el genoma del caballito de mar de cola de tigre.

Obtuvieron nuevos resultados moleculares evolutivos que son relevantes para la investigación de la biodiversidad: la pérdida y duplicación de genes, así como la pérdida de elementos regulativos en su genoma, que han contribuido a la rápida evolución del caballo de mar. Los resultados se publican en portada de la última edición de en Nature.

Las preguntas que subyacen en la secuenciación del genoma de cómo emerge la diversidad y cuál es su base genética, se pueden responder magníficamente a través del ejemplo del caballito de mar porque numerosas características únicas evolucionaron en esta especie en un corto tiempo. Así fue como los investigadores del biólogo evolutivo Axel Meyer identificaron la base genética de la desaparición de los dientes en esta especie: varios genes que están presentes en muchos peces y que contribuyen al desarrollo de los dientes se perdieron en los caballitos de mar.

No los necesitan debido a la forma especial en que consume su comida. En lugar de masticar su presa, simplemente la chupa con la enorme presión negativa que puede generar en su largo hocico. Esta misma pérdida genética se aplica a los genes que contribuyen al sentido del olfato: los caballitos de mar cazan visualmente y tienen una vista muy buena, usando sus ojos que pueden moverse independientemente uno del otro. Por lo tanto, el sentido olfativo parece desempeñar solamente un papel secundario.

Según un comunicado de la Universidad de Constanza, particularmente notable es la pérdida de las aletas pélvicas. En términos evolutivos, comparten el mismo origen que las piernas humanas. Un gen importante, tbx4, que es responsable de esta característica, se encontró en casi todos los vertebrados, pero falta en el genoma del caballito de mar. Para probar la función de este gen, se realizó un análisis funcional además del análisis del genoma. Con este fin, el gen correspondiente se desactivó a través del método CRISPER-cas en el pez cebra, un sistema de modelo genético. Como resultado, estos peces también perdieron sus aletas pélvicas. Esto demostró la importancia de este gen en el desarrollo "normal" de las aletas pélvicas.

Además de las pérdidas de genes, también se detectaron duplicaciones de genes durante la evolución del caballito de mar. Cuando un gen se duplica, la copia puede cumplir una función completamente nueva. En el caballo de mar, esto es probablemente como una parte del gen recién creado hace posible el embarazo masculino.

Estos genes presumiblemente regulan el embarazo, por ejemplo, coordinando la incubación de embriones dentro de la bolsa de cría del macho. Una vez que el embrión es eclosionado, los genes adicionales se activan. Los autores del estudio suponen que estos genes contribuyen al proceso en el que los peces bebés salen de la bolsa de cría del macho.

Según este estudio, la evolución no sólo actúa a través del cambio de papeles principales de los genes, sino que también influye en los elementos reguladores (interruptores genéticos) durante la evolución. Los elementos reguladores son segmentos de ADN que controlan la función de los genes. Algunos de ellos apenas cambian durante el curso de la evolución, ya que tienen importantes funciones reguladoras. Pero faltan algunos de esos elementos inmutables y aparentemente cruciales en los caballitos de mar.

Esto es también y especialmente el caso de los elementos que son responsables del desarrollo típico del esqueleto en los peces, y también en los seres humanos. Esta es probablemente una de las razones por las cuales el esqueleto del caballito de mar ha sido tan modificado. Carece de costillas, por ejemplo. En cambio, su cuerpo está blindado con placas óseas que añaden fuerza y mejor protección contra los depredadores. Además, su cola rizada prensil permite que los caballitos de mar se camuflen y se mantengan inmóviles, aferrándose a algas marinas o corales. Las secuencias del genoma sugieren que la pérdida de la secuencia reguladora correspondiente condujo a esta osificación.

Debido a su morfología especial, el caballito de mar demuestra magníficamente cómo los cambios genéticos pueden conducir a cambios evolutivos en los rasgos distintivos y por lo tanto a una mejor comprensión de la base genética para la evolución de organismos extraños y hermosos como los caballitos de mar, señala .