Los pejelagartos tienen la tasa de evolución molecular más lenta entre todos los vertebrados con mandíbulas
En 1859, Charles Darwin acuñó el término "fósiles vivientes" para describir organismos que muestran poca diversidad de especies o diferencias físicas con respecto a sus ancestros en el registro fósil. En un nuevo estudio, investigadores de Yale proporcionan la primera evidencia de un mecanismo biológico que explica cómo se producen los fósiles vivientes en la naturaleza.
El estudio muestra que los pejelagartos o peces cocodrilo, un antiguo grupo de peces con aletas radiadas que se ajustan a la definición de fósil viviente, tienen la tasa de evolución molecular más lenta entre todos los vertebrados con mandíbulas, lo que significa que su genoma cambia más lentamente que el de otros animales.
Al vincular este hallazgo con el proceso de hibridación (cuando dos especies diferentes producen descendencia viable) de especies de pejelagartos en la naturaleza que compartieron un ancestro común por última vez durante la era de los dinosaurios, los investigadores demuestran que la lenta tasa de evolución de su genoma impulsa la baja diversidad de especies.
"Demostramos que la lenta tasa de evolución molecular de los pejelagartos ha bloqueado su tasa de especiación", dijo Thomas J. Near, profesor de Ecología y Biología Evolutiva en la Facultad de Artes y Ciencias de la Universidad de Yale y autor principal del artículo. "Básicamente, este es el primer caso en el que la ciencia demuestra que un linaje, a través de un aspecto intrínseco de su biología, se ajusta a los criterios de los fósiles vivientes".
Los investigadores especulan que los pejelagartos tienen un aparato de reparación del ADN inusualmente fuerte, lo que les permite corregir mutaciones somáticas y de la línea germinal (alteraciones del ADN que ocurren antes y después de la concepción) de manera más eficiente que la mayoría de los otros vertebrados.
Si se confirman, estos hallazgos podrían tener profundas implicaciones para la salud humana, dijo Near, curador oceanográfico de ictiología de Bingham en el Museo Peabody de Yale.
"La mayoría de los cánceres son mutaciones somáticas que representan fallas en los mecanismos de reparación del ADN de un individuo", dijo. "Si más estudios demuestran que los mecanismos de reparación del ADN de los pejelagartos son extremadamente eficientes y descubren qué los hace así, podríamos empezar a pensar en posibles aplicaciones a la salud humana".
Las siete especies vivas de pejelagartos son casi idénticas estructuralmente a los primeros pejelagartos fósiles del período Jurásico, hace unos 150 millones de años. Uno de los dos principales linajes vivos de pejelagartos comenzó a aparecer en el registro fósil hace 100 millones de años, durante el período Cretácico medio.
Imagen: Un nuevo estudio encontró que los pejelagartos tienen la tasa de evolución molecular más lenta entre todos los vertebrados con mandíbulas, lo que significa que su genoma cambia más lentamente que el de otros animales. Crédito: David Salomon
Al analizar un conjunto de datos de 1.105 exones (la región codificante del ADN) de una muestra de 471 especies de vertebrados con mandíbulas, los investigadores descubrieron que el ADN de los pejelagartos evoluciona consistentemente hasta tres órdenes de magnitud más lentamente que cualquier otro grupo importante de vertebrados. (También detectaron tasas igualmente lentas entre el esturión y el pez espátula, otros dos ejemplos de fósiles vivientes, pero tienen datos más sólidos sobre los pejelagartos).
Luego, los investigadores demostraron que la lenta tasa de evolución molecular está relacionada con la lenta tasa de especiación en los pejelagartos analizando ejemplos de hibridación entre dos especies distintas de pejelagartos en los sistemas de los ríos Brazos y Trinity en Texas.
A medida que aumentan las tasas de mutación genética, las distintas especies deben compartir un ancestro común más joven para reproducirse, explicó Chase D. Brownstein, estudiante de posgrado en el Departamento de Ecología y Biología Evolutiva de Yale y autor principal del estudio.
"Cuanto más lento esté mutando el genoma de una especie, más probable será que pueda cruzarse con una especie separada de la que ha estado genéticamente aislada durante un largo período de tiempo", dijo Brownstein, quien comenzó a trabajar con Near en este proyecto de investigación cuando era estudiante de Yale.
Los investigadores descubrieron que las dos especies, el pez catán (Atractosteus spatula) y el pez de hocico largo, que comparten un ancestro común de hace al menos 100 millones de años, todavía están produciendo híbridos viables y fértiles. Se trata de la división parental identificada más antigua entre todos los animales, plantas y hongos que producen híbridos viables y fértiles, superando al récord anterior (dos especies de helechos) en unos 60 millones de años, según el estudio.
El hallazgo, combinado con la morfología o estructuras físicas superpuestas de los híbridos y otras especies de pejelagartos, indica que la lenta tasa de mutación genética de los pejelagartos crea una barrera tanto para la especiación como para la evolución de nuevas características observables, dijeron los investigadores.
"Nuestro artículo muestra que los fósiles vivientes no son simplemente extraños accidentes de la historia, sino que proporcionan una demostración fundamental del proceso evolutivo en la naturaleza", dijo Brownstein. "Esto muestra que analizar patrones en la historia evolutiva de los fósiles vivientes podría tener implicaciones para nuestra propia historia. No sólo nos ayuda a comprender mejor la biodiversidad del planeta, sino que algún día podría aplicarse a la investigación médica y mejorar la salud humana".
El estudio ha sido publicado en la revista Evolution: The genomic signatures of evolutionary stasis
