Resuelven rompecabezas del origen y formación del especializado plan corporal en los peces planos

Paralichthys olivaceus

Los peces planos son uno de los grupos más exitosos de colonizadores del fondo marino

La colonización del lecho marino es uno de los eventos más importantes en la historia evolutiva, que ha provocado una radiación explosiva y una diversificación morfológica a gran escala de los filos marinos.

Los peces planos son uno de los grupos más exitosos de colonizadores del fondo marino y han desarrollado el plan corporal más especializado (es decir, plano y asimétrico) entre los teleósteos. Sin embargo, el origen y el mecanismo de formación de la peculiar morfología de los peces planos no estaban claros durante mucho tiempo.

Ahora, investigadores del Instituto de Zoología de Kunming de la Academia de Ciencias de China (CAS), el Instituto de Oceanología del Mar de China Meridional de CAS, el Instituto de Hidrobiología de CAS, la Universidad Oceánica de Zhejiang y la Universidad Politécnica del Noroeste, han desentrañado los orígenes evolutivos y genéticos del especializado plan corporal de los peces planos a través del análisis genómico comparativo.

Al analizar diez genomas novo-ensamblados y ocho secuencias genómicas ya publicadas de especies de teleósteos, los investigadores encontraron que Pleuronectoidei y Psettodoidei (los dos únicos subórdenes de Pleuronectiformes) no forman un grupo monofilético, lo que indica que cada uno de ellos desciende independientemente de sus antepasados percoides.

Se encontró que en los peces planos varios genes relacionados con la percepción visual, la respuesta inmune, la tolerancia a la hipoxia y la función cardíaca han experimentado una significativa alteración, lo que posiblemente sugiere una remodelación similar de sus sistemas visual, inmunológico, respiratorio y circulatorio en la adaptación bentónica a la colonización del fondo marino.

metamorfosis de los peces planos

Imagen: metamorfosis de los peces planos (Image designed and drawn by Dr. LI Yongxin)

También se encontró que los genes asociados con el desarrollo de la musculatura y la acumulación de lípidos habían experimentado marcados cambios. Los experimentos con un gen relacionado con la grasa mostraron en los peces planos una rápida oxidación de los lípidos y una disminución de la acumulación de grasa y, por lo tanto, pueden correlacionarse con el origen evolutivo y el desarrollo del plan corporal plano de los peces planos.

Se ha descubierto que las vías de señal del Wnt y del ácido retinoico (RA) desempeñan un papel clave en el desarrollo normal del eje corporal. Los investigadores también encontraron que múltiples genes de estas vías han sufrido una notable alteración genética en los peces planos, lo que sugiere que juegan un papel en la evolución de un plan corporal asimétrico.

origen filogenético de los peces planos

Imagen: Origen polifilético y rápida evolución del genoma de los peces planos.

Para encontrar evidencia de expresión y evolución genética, los investigadores estudiaron Paralichthys olivaceus como una especie representativa. Descubrieron que varios genes en las vías de señalización de RA y Wnt exhibían fluctuaciones de expresión transitorias obvias durante la metamorfosis, que incluyen una marcada expresión asimétrica de izquierda a derecha que comienza con la etapa premetamórfica, trepando a un clímax asimétrico durante la etapa de clímax pro-metamórfica y metamórfica y luego recuperando la simetría en la etapa post-metamórfica.

Los hallazgos de este estudio aclaran sustancialmente la controversia de larga data (es decir, origen monofilético versus origen no monofilético) sobre la filogenia de los peces planos. Al mismo tiempo, los genes destacados en este estudio ofrecen un modelo para la caracterización funcional futura de los mecanismos moleculares que subyacen al inusual plan corporal de los peces planos.

El estudio fue publicado en Nature Genetics: Large-scale sequencing of flatfish genomes provides insights into the polyphyletic origin of their specialized body plan

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