La secuenciación del genoma completo de un lagarto arroja luz sobre la evolución de los vertebrados

La secuenciación del genoma completo del lagarto Anolis verde (también conocido como Anolis carolinensis) puede ofrecer una visión sobre cómo los genomas de humanos, mamíferos y reptiles han evolucionado desde que los mamíferos y los reptiles se separaran hace 320 millones de años.

En un artículo publicado en la revista 'Nature', los investigadores han analizado más de 20 genomas de mamíferos --incluyendo los de algunos de nuestros parientes más cercanos-- pero el paisaje genético de los reptiles se ha mantenido relativamente inexplorado.

"A veces es necesario distanciarse con el fin de aprender más acerca de cómo evolucionó el genoma humano", ha explicado Jessica Alföldi, coautora del estudio e investigadora en el grupo de biología genómica de los vertebrados en el Instituto Broad.

Los lagartos están más relacionados con las aves que con cualquiera de los otros organismos cuyos genomas hayan sido secuenciados en su totalidad; al igual que los mamíferos, aves y lagartos son amniotas, lo que significa que no se limitan a poner huevos en el agua.

"Los genomas de diferentes animales vertebrados han sido secuenciados, pero no los de los lagartos, y se trata de una rama importante a tener en cuenta", ha señalado Kerstin Lindblad-Toh, coautora del estudio y directora del grupo de biología genómica de los vertebrados de Broad.

Cerca de 400 especies de anolis viven en las islas del Caribe, América del Norte, América Central y América del Sur, convirtiendo estos lugares en un modelo interesante para estudiar su evolución. Aunque se sabe mucho sobre su biología y comportamiento, la información genómica puede ser la pieza clave que falta para la comprensión de la diversificación de estos lagartos.

"Los anolis son ricos en ecología y morfología y tienen la cantidad justa de la diversidad para que su estudio sea interesante a la par que manejable", ha detallado Jonathan Losos, otro de los coautores del estudio y profesor en la Universidad de Harvard.

Una de las preguntas que esta nueva secuencia genómica puede ayudar a resolver tiene que ver con el origen de los elementos conservados, no codificantes, en el genoma humano. Estas regiones no contienen genes codificantes de proteínas, pero se cree que tienen un papel fundamental, ya que se han mantenido sin cambios durante miles de años.

Los científicos se han preguntado de dónde proceden estos elementos misteriosos y propusieron la hipótesis de que pueden ser las reliquias de los transposones (fragmentos de ADN móviles que fueron capaces de copiarse y pegarse a sí mismos a lo largo del genoma). En los seres humanos, muchos de estos genes transponibles han perdido su capacidad de moverse, pero en las lagartijas siguen haciéndolo.

Los investigadores alinearon estos elementos móviles junto al genoma humano, y observaron que cerca de 100 elementos no codificantes del genoma humano se derivan de estos transposones. "En los anolis, estos genes siguen moviéndose, pero la evolución los ha utilizado para sus propios fines, convirtiéndolos en algo funcional para los seres humanos", han detallado.

El genoma del anolis también ofrece pistas sobre cómo evolucionaron las especies de lagartos para poblar las islas de las Antillas Mayores. Los lagartos se adaptaron para llenar todos los nichos ecológicos que las islas ofrecen; algunos tienen patas cortas y pueden caminar a lo largo de las ramas angostas, otros son de color verde y poseen almohadillas en los dedos para vivir en lo alto de los árboles, y otros son de color amarillo y marrón y viven en la hierba.

"Estos lagartos han sido comparados con los pinzones de Darwin y en muchos aspectos son similares", ha explicado Losos, "ya que muestran el funcionamiento de la selección natural como especies adaptadas a los diferentes hábitats. Sin embargo, la diferencia reside en que, en el caso de los lagartos, esta evolución ha sucedido cuatro veces, una en cada una de las diferentes islas". Mediante el muestreo de los genomas de más de 90 especies, los investigadores fueron capaces de crear un mapa preliminar de cómo estas especies evolucionaron colonizando las islas.

Los investigadores también fueron capaces de crear una lista de las partes de proteínas que se encuentran en los huevos del anolis que, al ser comparadas con las encontradas en huevos de gallinas, mostraron que tanto los genes de los huevos de aves como los de los lagartos evolucionan rápidamente. También descubrieron varios genes en el genoma del anolis asociados con la visión del color, que el animal utiliza para identificar compañeros para aparearse. "Los lagartos tienen visión de colores muy buena y algunas especies pueden ver incluso en el rango ultravioleta", ha indicado Losos, y ha añadido que "está bastante claro que una de las funciones de la colorida papada del anolis es distinguir a unas especies de otras".

Los investigadores también analizaron los microcromosomas, cromosomas pequeños que se encuentran, a veces, en reptiles, anfibios y peces, pero nunca en los mamíferos. Además, el equipo encontró los cromosomas sexuales del lagarto, algo sobre lo que solo se poseían hipótesis. Al igual que los mamíferos, los anolis verdes parecen tener los cromosomas XX y XY (a diferencia de las aves, en la que los machos tienen dos cromosomas sexuales idénticos llamados ZZ y las hembras tienen dos cromosomas diferentes conocidos como ZW).

Cada uno de estos descubrimientos es fruto de la colaboración entre los científicos especializados en el estudio de las proteínas, la evolución genética, la conducta y biología del Anolis verde, análisis computacional, y muchos más campos. "Este trabajo representa una asociación entre biólogos y biólogos computacionales", ha concluido Federica Di Palma, coautora del estudio, que ha destacado el hecho de haber "sido capaces de aprovechar todos estos puntos de vista para comprender mejor la evolución genética".