Las carpas prusianas hembras usan esperma de otras especies de carpas
La carpa prusiana se considera una de las especies de peces invasoras de mayor éxito en Europa. Su capacidad para reproducirse asexualmente le da una gran ventaja sobre los peces de la competencia. Un equipo de investigación internacional ha logrado describir ahora por primera vez el genoma completo de la carpa prusiana.
Esto también proporciona una comprensión mucho mejor de su peculiar método reproductivo. El estudio fue dirigido por Dunja Lamatsch del Departamento de Investigación de Limnología de la Universidad de Innsbruck, Austria.
La carpa prusiana (Carassius gibelio), originaria de Asia, es una especie invasora en Europa. Es un pariente cercano del pez dorado y compite por el mismo hábitat con la nativa carpa cruciana o carpín (Carassius carassius) en peligro de extinción. Sin embargo, mientras que los peces dorados y la carpa cruciana generalmente se reproducen sexualmente, la carpa prusiana tiene una gran ventaja evolutiva: las hembras pueden ahorrarse la búsqueda de una pareja que consume mucho tiempo.
Partenogénesis en el agua
En cambio, las carpas prusianas hembras usan esperma de carpas crucianas macho u otras especies de carpas. Para ello, se entremezclan con un cardumen de carpín, donde los huevos que ponen son fecundados por los machos.
El esperma secuestrado estimula la división del óvulo de la carpa prusiana. A continuación, el material genético del macho se descompone en el óvulo sin ser utilizado. Esto se llama partenogénesis dependiente de espermatozoides o producción virgen. Todos los descendientes producidos de esta manera son clones femeninos de la carpa prusiana. Por lo tanto, la mayoría de las poblaciones de carpas prusianas son exclusivamente hembras, los machos se encuentran solo en raras ocasiones.
"La reproducción unisexual o puramente femenina permite la rápida colonización de nuevos hábitats y ofrece a las especies invasoras una gran ventaja sobre sus competidores originales", explica Dunja Lamatsch, del Departamento de Investigación de Limnología de la Universidad de Innsbruck, con sede en Mondsee, Austria. Su investigación se centra en el estudio de los mecanismos de reproducción unisexual en organismos acuáticos.
En un estudio iniciado por Lamatsch, ella y un equipo internacional de investigadores pudieron decodificar completamente el genoma de la carpa prusiana. Como resultado, ahora se puede entender mejor el mecanismo detrás de su reproducción unisexual.
La hibridación conduce a nuevas especies
La información hereditaria total de un organismo, el genoma, se divide en diferentes juegos de cromosomas. Los animales que se reproducen sexualmente suelen tener un conjunto doble (diploide) de cromosomas. Para la reproducción, los cromosomas de las hembras y los machos se dividen en células germinales (meiosis) y solo se transmite a la vez un único juego de cromosomas (haploide). La fusión de un óvulo haploide y un espermatozoide haploide finalmente restaura un organismo diploide.
Sin embargo, los accidentes durante la meiosis o el cruzamiento de especies relacionadas dan como resultado organismos que tienen más de 2 juegos de cromosomas (poliploides). Los vertebrados superiores poliploides no son viables, pero los peces, los anfibios y los reptiles sí lo son. Incluso nuevas especies pueden evolucionar de esta manera, como la carpa prusiana.
Origen de la unisexualidad
La carpa prusiana es hexaploide, esto significa que tiene seis juegos de cromosomas. Cuatro de ellos se unieron al cruzar especies de peces no relacionadas; los otros dos se agregaron al cruzarse con un pez estrechamente relacionado.
“Presuntamente, en algún momento de estos cruces ocurrieron problemas en la formación de los gametos. Ese podría ser uno de los desencadenantes de la reproducción unisexual”, explica Lamatsch. "En las especies que se reproducen partenogenéticamente, falla la meiosis y ya no es necesaria la fusión de los gametos".
En cooperación con grupos de investigación del Instituto Leibniz de Ecología de Agua Dulce y Pesca Interior en Berlín (IGB) y la Universidad de Würzburg, fue posible diseccionar el genoma de la carpa prusiana en conjuntos de cromosomas individuales. Esta es la primera vez que se describe toda la información genética de un animal hexaploide y se analizan los seis conjuntos de cromosomas. El genoma de la carpa prusiana consta de un total de 150 cromosomas, más del triple que el genoma humano.
Los análisis arrojan luz sobre cómo pueden coexistir y trabajar juntos estos seis juegos de cromosomas. La identificación de los 150 cromosomas hace posible comprender por primera vez la estructura del genoma completo de la carpa prusiana, así como su complicada historia evolutiva. Esto abre muchas preguntas de investigación más interesantes sobre estos peces invasores.
El estudio fue publicado en la revista Nature Communications: Equilibrated evolution of the mixed auto-/allopolyploid haplotype-resolved genome of the invasive hexaploid Prussian carp
