Un estudio desafía el concepto de genoma de referencia para algunas especies
Lógicamente hablando, se podría pensar que animales que parecen iguales, incluso si se encontraran en diferentes partes del mundo, pertenecerían a la misma especie y compartirían el mismo genoma. Sin embargo, un reciente estudio ha descubierto que este no es siempre el caso.
El descubrimiento se produjo gracias a un pequeño zooplancton de la especie Oikopleura dioica, que los investigadores utilizaron como modelo para comprender el origen evolutivo de la familia genética a la que pertenece el ser humano, los cordados.
Este organismo marino, que se encuentra en mares cálidos, es el tema del reciente artículo científico de Cristian Cañestro, profesor e investigador en genética de la Universitat de Barcelona, y sus colaboradores. Es el fruto de años de investigación conjunta llevada a cabo por el laboratorio del Departamento de Genética de la Universidad de Barcelona y el IRBio, en colaboración con el Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa y otras universidades japonesas y europeas.
Al secuenciar los genomas de especímenes de Oikopleura dioica de tres áreas distintas (el mar Mediterráneo, el océano Pacífico y las islas de Okinawa) se hizo un sorprendente descubrimiento: cada uno era radicalmente diferente, a pesar de que no tienen diferencias evidentes en apariencia.
Imagen: Espécimen femenino de Oikopleura dioica, estudiado por los autores. EvoDevoCAT SGR. Cristian Cañestro, Universitat de Barcelona
Las apariencias pueden ser engañosas, pero no los genomas
El hallazgo ha abierto nuevas preguntas: ¿Por qué estas grandes diferencias genéticas no se traducen en cambios obvios en la apariencia física de los animales? ¿Es posible que, a pesar de parecer iguales, ejemplares de lugares lejanos pertenezcan en realidad a una especie diferente?
También plantea la cuestión de si, para ciertos organismos, debemos ser cautelosos al utilizar el concepto de "genoma de referencia" para una especie entera sin considerar primero la posibilidad de descubrir grandes diferencias genómicas entre organismos de diferentes hábitats.
Para responder a todas estas preguntas es necesario entender el genoma como una especie de manual de instrucciones, que contiene todas las instrucciones genéticas para regir un ser vivo.
Está formado por diferentes cromosomas, que a su vez contienen miles de genes. Estas son las unidades básicas de información genética que determinan todas las características de cada individuo, y se heredan de una generación a la siguiente.
A medida que se replican a lo largo de miles y miles de generaciones, los genomas acumulan cambios, conocidos como mutaciones. Esto hace que la información genética de cada genoma cambie de una generación a la siguiente, y una vez que esta información ha cambiado mucho, hasta el punto en que los organismos no pueden cruzarse ni reproducirse, se crea una nueva especie.
Esta acumulación de cambios genéticos es la base de la evolución, y es fundamental para la generación de nuevas especies y el aumento de la biodiversidad del planeta.
Imagen: Ejemplar adulto de Oikopleura dioica dentro de la ‘casa’ que utiliza como filtro para alimentarse de microalgas marinas. Alfonso Ferrández-Roldán
Usando Lego para entender la genética
Si equiparáramos la organización de un genoma a la de un libro o manual de instrucciones, cada cromosoma representaría un capítulo. A su vez, las miles de frases que llenan de información cada capítulo serían los genes distribuidos a lo largo de los cromosomas.
Si compararas los libros de instrucciones de dos figuras de Lego diferentes, esperarías encontrar diferencias significativas entre ellas, incluso en la estructura de los capítulos (cromosomas), en el orden de sus oraciones (genes) y en su significado (mutaciones).
Del mismo modo, si compararas instrucciones sobre cómo construir la misma figura de Lego en diferentes partes del mundo, no esperarías encontrar diferencias importantes entre las instrucciones que dieron.
Sin embargo, en esta analogía, el inesperado resultado ha sido que, al comparar los genomas de los "mismos" organismos de diferentes partes del mundo, eran diferentes. Las posiciones de la mayoría de los genes en los cromosomas están en un orden completamente diferente, a veces incluso saltando de un cromosoma a otro.
Esto es como leer dos manuales de instrucciones de Lego diferentes donde todos los pasos e instrucciones son completamente diferentes, pero de alguna manera terminas con la misma figura. Este descubrimiento nos presenta el nuevo desafío de descubrir por qué este notable reordenamiento de los genomas no se traduce en diferencias físicas importantes entre especies.
Imagen: Comparación de hembras (arriba) y machos (abajo) de Oikopleura dioica de Barcelona, Osaka y Okinawa. Modificado de Masunaga, A., Mansfield, M.J., Tan, Y. et al. La cosmopolita apendicular Oikopleura dioica revela una diversidad genética oculta en todo el mundo. Mar Biol 169, 157 (2022). Créditos de las imágenes: Aki Masunaga y Alfonso Ferrandez-Roldán
"Al mismo tiempo, nos ha llevado a sospechar que animales de diferentes lugares podrían pertenecer a diferentes especies crípticas: animales que, aunque parecen muy similares, en realidad pertenecen a especies diferentes. Estas especies aparentemente similares no pueden cruzarse ni producir descendencia fértil", dice Cristian Cañestro.
"De hecho, los resultados de nuestros experimentos preliminares (utilizando especímenes de Oikopleura dioica de Okinawa y Osaka) apuntan a que este es el caso, ya que los especímenes de las dos áreas diferentes no pueden reproducirse entre sí".
Todo esto sugiere que lo que hasta ahora creíamos que era una sola especie con una distribución global (o cosmopolita), son en realidad decenas o incluso cientos de especies crípticas diferentes esparcidas por los océanos del mundo.
Este es también un hallazgo importante a la hora de catalogar la biodiversidad de nuestro planeta. Éste es uno de los objetivos del proyecto Biogenoma de la Tierra, "un lanzamiento a la luna para la biología", cuyo objetivo es secuenciar los genomas de todas las especies de eucariotas de la Tierra en la próxima década.
Los hallazgos muestran que, para algunos organismos, es posible que no podamos precisar un genoma de referencia singular para cada especie. Esto significa que la biodiversidad y el número de especies del planeta podrían ser mucho mayores de lo que habíamos imaginado anteriormente.
El artículo científico se ha publicado en Genome Research: Extreme genome scrambling in marine planktonic Oikopleura dioica cryptic species
Este artículo de Cristian Cañestro se republica desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lee el artículo original en inglés: How (apparently) identical animals can have different genomes – new research.
