updated 2:03 PM CEST, Jun 25, 2017

Así perdió su capacidad de volar el cormorán de Galápagos

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cormorán de Galápagos (Phalacrocorax harrisi)

Los cambios en los mismos genes que desconectaron las alas del pájaro también causan trastornos óseos en humanos

El cormorán no volador es uno de la diversa variedad de animales que viven en las Islas Galápagos, que despertó la curiosidad científica de Charles Darwin en la década de 1830, y barajó la hipótesis de que presiones evolutivas alteradas pueden haber contribuido a la pérdida de la capacidad de volar en aves como el cormorán de Galápagos.

En un nuevo estudio que desentraña el ADN del cormorán, los científicos de la UCLA descubrieron cambios genéticos que ocurrieron durante los últimos 2 millones de años y contribuyeron a que el pájaro no pudiera volar. Curiosamente, cuando estos mismos genes van mal en los seres humanos causan desordenes de desarrollo óseo llamados displasias cráneo-ectodérmicas (CED).

Publicado el 2 de junio en la revista Science, los hallazgos arrojan luz sobre los mecanismos genéticos subyacentes a la evolución del tamaño de las extremidades y podrían conducir eventualmente a nuevos tratamientos para las personas con ciliopatías esqueléticas.

"Varios de estos emblemáticos y sobresalientes cambios evolutivos ocurrieron en las Galápagos", dijo el autor principal Leonid Kruglyak, presidente de genética humana en la Escuela de Medicina David Geffen de la UCLA. "A Darwin le bastó con mirar estos cambios para inferir el proceso de la evolución por la selección natural. Ahora tenemos sofisticadas herramientas genéticas para reexaminar estos ejemplos clásicos y descubrir lo que sucedió a nivel molecular".

El cormorán de Galápagos (Phalacrocorax harrisi), con sus alas cortas y escamosas, es el único de 40 especies de cormoranes que no pueden volar. Es también el más grande de los cormoranes, y un gran nadador que se zambulle para alimentarse de peces.

Investigadores, entre ellos Darwin, han propuesto dos caminos evolutivos para la pérdida de vuelo. En algunos casos, los cambios que conducen a la falta de vuelo pueden ayudar a las aves a sobrevivir porque aumentan su capacidad de hacer otra cosa, como la natación - la llamada selección positiva.

Alternativamente, las aves pueden haber perdido su capacidad de volar simplemente porque no necesitaron migrar o escapar de los depredadores. Cuando el vuelo no es esencial para la supervivencia, las mutaciones que dificultan el vuelo pueden acumularse gradualmente en la reserva genética.

"Estos dos escenarios no son mutuamente exclusivos", dijo Kruglyak, quien también es investigador del Instituto Médico Howard Hughes. "Puedes empezar por el camino debido a la pérdida pasiva de vuelo, pero luego también tienes una selección positiva para seguir reduciendo las alas".

Un viaje a las Islas Galápagos puso en marcha el interés de Kruglyak por los cormoranes. Junto con el primer autor Alejandro Burga, becario postdoctoral en el laboratorio de Kruglyak, contactaron a Patricia Parker, profesora de estudios zoológicos en la Universidad de Missouri-St. Louis. Ella había obtenido muestras de ADN de cormorán de Galápagos para un estudio previo y acordó colaborar en este proyecto.

cormorán de Galápagos (Phalacrocorax harrisi)Los investigadores secuenciaron los genomas de cormoranes no voladores y otras tres especies de cormoranes sin cambios genéticos posiblemente vinculados al vuelo. A continuación utilizaron un programa capaz de determinar si los cambios genéticos que identificaron probablemente afectarían la estructura y función de las proteínas.

Sus análisis los llevaron a un gen llamado CUX1, que anteriormente estaba vinculado a alas acortadas en pollos. Los científicos notaron que los cormoranes de Galápagos poseían una versión diferente de CUX1 que sus parientes voladores.

"Vimos una mutación en este gen que nunca hemos visto en otros animales", dijo Burga. El equipo confirmó que los cambios en el gen CUX1 alteraron la función de la proteína, probablemente afectando el tamaño del ala.

El equipo también encontró que los cormoranes no voladores tienen un número anormalmente alto de mutaciones genéticas que afectan a los cilios: pequeñas estructuras parecidas a los cabellos que sobresalen de las células y regulan todo, desde el desarrollo normal hasta la reproducción.

Los cilios juegan un papel crítico en el crecimiento óseo. Las personas que nacen con ciliopatías esqueléticas tienen extremidades más cortas, pechos estrechados y cunas tortuosas - al igual que los cormoranes de Galápagos. Los resultados de la UCLA sugieren que el CUX1 controla muchos aspectos de los cilios, algunos de los cuales influyen en el crecimiento óseo.

Estudios futuros, dijo Kruglyak, explorarán si otras aves no voladoras, como el avestruz y el kiwi, comparten mutaciones con el cormorán de Galápagos, y si estos genes pueden ayudar a los biólogos a entender mejor la evolución y el desarrollo de las extremidades.

"La pérdida de vuelo es algo que ha ocurrido en aves con frecuencia", dijo Kruglyak. "Hay un campo muy rico tratando de entender cómo ocurren todos estos cambios y si existen trayectorias comunes entre especies".

Artículo científico: A genetic signature of the evolution of loss of flight in the Galapagos cormorant

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