En algunas especies, grandes fragmentos de ADN están invertidos en cinco cromosomas
Los investigadores han descubierto que fragmentos de ADN "invertido" pueden ayudar a los peces a adaptarse rápidamente a nuevos hábitats y evolucionar hasta convertirse en nuevas especies, actuando como "supercargadores" evolutivos.
¿Por qué hay tantos tipos distintos de animales y plantas en la Tierra? Una de las grandes preguntas de la biología es cómo surgen nuevas especies y cómo se originó la increíble diversidad de la naturaleza.
Los peces cíclidos del lago Malawi, en África Oriental, ofrecen una pista. En este único lago, más de 800 diferentes especies han evolucionado a partir de un ancestro común en una fracción del tiempo que tardaron los humanos y los chimpancés en hacerlo.
Lo que es aún más notable es que la diversificación de los cíclidos ocurrió en la misma masa de agua. Algunos de estos peces se convirtieron en grandes depredadores, otros se adaptaron a comer algas, filtrar la arena o alimentarse de plancton. Cada especie encontró su propio nicho ecológico.
Ahora, investigadores de las Universidades de Cambridge y Amberes han determinado cómo pudo haber ocurrido tan rápidamente esta evolución.
Los investigadores analizaron el ADN de más de 1.300 cíclidos para ver si hay algo especial en sus genes que pudiera explicar esta rápida evolución.
"Descubrimos que, en algunas especies, grandes fragmentos de ADN están invertidos en cinco cromosomas, un tipo de mutación llamada inversión cromosómica", dijo el autor principal Hennes Svardal de la Universidad de Amberes.
Imagen derecha: Un ancestro común evolucionó hasta convertirse en más de 800 especies de cíclidos.
Normalmente, cuando los animales se reproducen, su ADN se reorganiza mediante un proceso llamado recombinación, que consiste en mezclar el material genético de ambos progenitores. Sin embargo, esta mezcla se ve bloqueada por una inversión cromosómica. Esto significa que las combinaciones de genes dentro de la inversión se transmiten intactas sin mezclarse, generación tras generación, manteniendo juntas las adaptaciones útiles y acelerando la evolución.
"Es como una especie de caja de herramientas donde se encuentran reunidas todas las herramientas más útiles, preservando así las combinaciones genéticas ganadoras que ayudan a los peces a adaptarse a diferentes entornos", afirmó el primer autor Moritz Blumer, del Departamento de Genética de Cambridge.
Estos conjuntos de genes preservados a veces se denominan "supergenes". En los cíclidos de Malawi, los supergenes parecen desempeñar varias importantes funciones. Aunque las especies de cíclidos aún pueden cruzarse, las inversiones contribuyen a mantener la separación de las especies al evitar que sus genes se mezclen excesivamente. Esto es especialmente útil en partes del lago donde los peces viven uno al lado del otro, como en áreas arenosas abiertas donde no hay separación física entre los hábitats.
Imagen: Cinco grandes inversiones cromosómicas contribuyen a la diversificación de los cíclidos de Malawi. Estas inversiones se establecieron en la diversa subradiación bentónica. Los haplotipos de la región de inversión se intercambiaron mediante hibridación de linajes dentro y fuera de la radiación de Malawi y contribuyen a la divergencia ecológica y de hábitat, la adaptación sensorial y la determinación sexual. Crédito: Science (2025). DOI: 10.1126/science.adr9961
Los genes dentro de estos supergenes a menudo controlan rasgos que son clave para la supervivencia y la reproducción, como la visión, la audición y el comportamiento. Por ejemplo, los peces que viven en las profundidades del lago (hasta 200 metros) necesitan capacidades visuales diferentes a las de los que viven cerca de la superficie, requieren un alimento distinto y necesitan sobrevivir a presiones más altas. Sus supergenes contribuyen a mantener estas adaptaciones especiales.
"Cuando se cruzan diferentes especies de cíclidos, pueden transmitirse inversiones completas entre ellas, aportando rasgos clave de supervivencia, como adaptaciones a entornos específicos, lo que acelera el proceso de evolución", dijo Blumer.
Las inversiones también actúan frecuentemente como cromosomas sexuales, ayudando a determinar si un pez se convierte en macho o hembra. Dado que los cromosomas sexuales pueden influir en la formación de nuevas especies, esto plantea nuevas preguntas sobre el funcionamiento de la evolución.
"Si bien nuestro estudio se centró en los cíclidos, las inversiones cromosómicas no son exclusivas de ellos", dijo el coautor principal, el profesor Richard Durbin, del Departamento de Genética de Cambridge.
"También se encuentran en muchos otros animales, incluidos los humanos, y cada vez más se consideran un factor clave en la evolución y la biodiversidad".
"Llevamos mucho tiempo estudiando el proceso de especiación", afirmó Svardal. "Ahora, al comprender cómo evolucionan y se propagan estos supergenes, nos acercamos a responder una de las grandes preguntas de la ciencia: cómo la vida en la Tierra se vuelve tan rica y variada".
Sus resultados se publican en la revista Science: Introgression dynamics of sex-linked chromosomal inversions shape the Malawi cichlid radiation
