La hibridación entre linajes ha jugado un importante papel en su trayectoria evolutiva
El pez payaso, famoso por sus vibrantes colores y su inusual relación simbiótica con las anémonas de mar, ha cautivado durante mucho tiempo la imaginación de científicos y entusiastas de la naturaleza por igual.
También sirven como un prometedor organismo modelo para estudiar las radiaciones adaptativas, ya que sus interacciones con las anémonas de mar parecen haber desencadenado su rápida diversificación en 28 especies.
Sin embargo, a pesar de la popularidad del pez payaso, la base genética y los mecanismos evolutivos detrás de su extraordinaria radiación han permanecido en gran parte inexplorados, hasta ahora.
Un nuevo estudio proporciona nuevos conocimientos sobre la arquitectura genómica y los mecanismos evolutivos que han permitido que el pez payaso se diversifique y prospere en varios nichos ecológicos.
El estudio, realizado por Anna Marcionetti y Nicolas Salamin de la Universidad de Lausana, comparó las secuencias del genoma de 10 especies de peces payaso agrupadas en cinco pares según la relación filogenética. Cada par incluía una especie de pez payaso generalista, que puede asociarse con varios anfitriones de diferentes anémonas marinas, y una especie especialista, que habita en una sola especie de anémona.
Por lo tanto, hubo divergencia ecológica y fenotípica dentro de las parejas en términos de uso del anfitrión, así como patrones de convergencia ecológica y fenotípica entre parejas. Este diseño único permitió a los científicos investigar los roles de la evolución paralela y convergente después de la radiación del pez payaso.
"Las radiaciones adaptativas siempre me han interesado porque pueden ayudarnos a comprender los mecanismos detrás del origen de las especies", afirmó Salamin. "Poder combinar nuevos recursos genómicos para estudiar en detalle los mecanismos genéticos de la radiación del pez payaso es emocionante porque puede ayudarnos a comprender cómo ha evolucionado este icónico grupo y cómo las especies se han adaptado a las anémonas de mar, que es una interacción mutualista muy intrigante".
Los hallazgos del estudio indican que la hibridación entre linajes de peces payaso ha jugado un importante papel en sus trayectorias evolutivas. Además, el estudio reveló una aceleración en la evolución de todo el genoma entre los peces payaso, con más del 5% de todos los genes encontrados bajo selección positiva. Esto incluye varios genes que pueden estar vinculados a la estructura social jerárquica basada exclusivamente en el tamaño del pez payaso. En los grupos sociales de peces payaso, la hembra y el macho reproductores son los individuos más grandes y los segundos más grandes, respectivamente, y los no reproductores se vuelven gradualmente más pequeños a medida que desciende la jerarquía.
Imagen derecha: El pez payaso Amphiprion perideraion en la anémona de mar Heteractis magnifica. Crédito: Sara Heim
Los genes bajo selección positiva en el pez payaso incluyeron la somatostatina, que puede controlar el crecimiento relacionado con esta estructura social basada en el tamaño; el gen NPFFR2, que puede influir en el crecimiento al regular la ingesta de alimentos y el apetito; y el receptor de isotocina, que modula el comportamiento social.
Los genes seleccionados positivamente también incluyeron los involucrados en la adaptación a diferentes nichos ecológicos, como la rodopsina, un gen que permite el ajuste fino del sistema visual a diferentes profundidades, y el gen duox, que regula la formación de las rayas blancas que dan su distintiva apariencia a los peces payaso.
Estos hallazgos sugieren que las aceleradas tasas evolutivas observadas en el pez payaso pueden estar asociadas con el surgimiento de sus adaptaciones sociales y ecológicas únicas.
Curiosamente, el estudio también reveló que las especies de pez payaso generalistas, que pueden asociarse con hasta 10 anémonas anfitrionas diferentes, exhiben tasas evolutivas más rápidas que las especies especialistas, que habitan en una sola especie de anémona. Esto puede reflejar los entornos más diversos o dinámicos a los que deben adaptarse los generalistas.
Además, los investigadores detectaron genes con patrones paralelos de relajación o intensificación de la selección purificadora en especies especialistas o generalistas, lo que indica una evolución paralela de generalistas y especialistas hacia nichos ecológicos similares.
Si bien estos resultados son intrigantes, los autores reconocen los desafíos de vincular estos hallazgos con los fenotipos del pez payaso y la necesidad de futuras investigaciones para caracterizar completamente la ecología y los rasgos funcionales del pez payaso.
"Para obtener una comprensión completa de la radiación del pez payaso, será esencial lograr una caracterización completa de su ecología y rasgos funcionales. Sin embargo, este estudio sugiere genes y vías candidatos que pueden estar involucrados en la diversificación del grupo, proporcionando pistas valiosas para futuras investigaciones funcionales", afirman los investigadores.
Además, los resultados de este estudio se pueden utilizar para informar los futuros esfuerzos de conservación y gestión marina en lo que respecta a las poblaciones de peces payaso. Comprender las adaptaciones genéticas del pez payaso a su entorno, incluidas sus estructuras sociales e interacciones con las anémonas de mar, puede ayudar en el desarrollo de intervenciones de conservación específicas para mitigar los impactos de los factores estresantes ambientales y promover la supervivencia a largo plazo de las poblaciones de peces payaso.
Este estudio destaca la importancia de considerar los aspectos genéticos de la biología de una especie al formular planes de conservación y subraya la necesidad de continuar la investigación y los esfuerzos de conservación para salvaguardar estas icónicas especies marinas.
El estudio publicado en Genome Biology and Evolution, se titula "Insights into the Genomics of Clownfish Adaptive Radiation: the Genomic Substrate of the Diversification".