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updated 6:59 PM CET, Dec 16, 2017

¿En qué se parecen las pirañas y los peces de colores?

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piraña

Peces de colores, pirañas, anguilas eléctricas... ¿Quién está relacionado con quién en el árbol de peces ostariofisiarios?

El pez de colores común, los minúsculos pececillos, el favorito de acuarios pez tetra, la famosa anguila eléctrica, el enorme pez gato gigante del Mekong que pesa más de 300 kilos, la piraña de afilados dientes, el bien estudiado pez cebra, todos estos peces tienen algo en común.

Además de poseer estructuras óseas especiales que transmiten ondas sonoras desde la vejiga natatoria al oído interno que les otorgan capacidades de audición a la altura o incluso superiores a las de los humanos, son miembros de los ostariofisiarios (Ostariophysi), un superorden de peces óseos que incluye más de 10.300 especies en 1.100 géneros y 70 familias.

Pero si bien muchas de estas especies son bien conocidas, las relaciones de orden superior entre ellas intrigan a los ictiólogos hasta el día de hoy.

"No hay un consenso sobre las relaciones evolutivas entre estos linajes principales de Osariophysan, y diferentes estudios han recuperado casi todas las disposiciones posibles de las relaciones entre los Gymnotiformes [anguila eléctrica y pez espada], Siluriformes [pez gato], y los dos subórdenes de Characiformes [carpas y pececillos]; en conjunto, las tres órdenes se llaman Characiformes". - Chakrabarty et al, 2017.

pez cuchillo

En un artículo publicado ayer en Systematic Biology investigadores, que incluyen algunos de los nombres más importantes en ictiología de la Louisiana State University (LSU) y universidades y museos de los EE. UU. y México, usaron regiones altamente conservadas de genomas animales, llamadas elementos ultraconservados (UCE), para compilar una de las filogenias de peces más ricas en datos hasta la fecha. Los autores del estudio, incluidos los profesores de LSU Prosanta Chakrabarty y Brant Faircloth, querían descubrir cómo un grupo de peces que incluye desde pirañas hasta bagres, que generalmente no se parecen en nada, podría ser tan diverso y estar estrechamente relacionado.

Estos científicos también querían investigar si algunos peces Ostariophysi podrían tener un aspecto similar y, sin embargo, ser evolutivamente más distantes de lo que se pensaba anteriormente. Usaron a la vez cientos de UCEs (elementos genéticos) para reconstruir un Árbol de la Vida para estos peces. El Árbol de la Vida para estos peces, tal como lo conocíamos anteriormente, se ha basado principalmente en la morfología (características tales como las estructuras esqueléticas y las características del sistema nervioso) o solo en algunos genes.

Prosanta Chakrabarty y su colaborador James Albert

"Los UCEs se descubrieron poco después del proyecto del genoma humano, son regiones extrañas del genoma, o la totalidad de nuestro ADN, que se conservan relativamente bien en períodos de tiempo profundos, lo que hace que sean fáciles de encontrar y obtener por cientos", dijo Prosanta Chakrabarty, primer autor del estudio y curador de peces en el Museo de Ciencias Naturales LSU. "No comprendemos completamente su función o propósito, pero las personas en UCLA y LSU, entre otros lugares, estaban empezando a usar UCEs para comprender mejor las relaciones profundas en las partes más difíciles de manejar del Árbol de la Vida".

Utilizando las tecnologías de secuenciación de ADN de próxima generación, los investigadores de LSU y más allá se pusieron a trabajar para volver a dibujar el Árbol de la Vida para los principales linajes ostariofisiarios. Su último trabajo en Systematic Biology establece algunas relaciones sorprendentes para los Characiformes, un orden de peces con aletas radiadas que incluyen tetras y pirañas, que es uno de los grupos más controvertidos en la sistemática de peces. Chakrabarty y sus colegas encontraron que a pesar de algunas morfologías similares, los peces en los dos subórdenes Characiformes, Citharinoidei y Characoidei, están más estrechamente relacionados con otros clados ostariofisiarios que entre sí.

pez gato del Amazonas

"Las principales relaciones de estos dos grupos, los characiformes y citharinoids, no los mostraban como parientes más cercanos", dijo Chakrabarty. "Estos son peces plateados con dientes, y encontramos que los characiformes (incluidos los tetras) están más estrechamente relacionados con los peces gato que con los citáridos. Concluimos que los characiformes son parafiléticos o que tienen más de un origen único. Es de esperar que las pirañas y el pez tigre africano estén estrechamente relacionados con solo mirarlos, pero las características que antes se creía que los unían habían nacido de la convergencia y no de un ancestro compartido".

Dilucidar cómo están relacionadas entre sí las especies en el árbol ostariofisiario puede ayudar a los investigadores a comprender mejor cómo este grupo, que contiene más especies que aves o mamíferos e incluye animales que se comunican con electricidad, sonido y feromonas, ha tenido tanto éxito. Usar el conocimiento de las relaciones dentro de este grupo de peces que evolucionó en el antiguo súper continente Gondwana también puede ayudarnos a comprender mejor cómo la India, Madagascar, Australia, la Antártida, África y América del Sur fueron alguna vez parte de una única masa de tierra que se separó. Las relaciones entre especies pueden decirnos mucho sobre la geografía antigua y otras condiciones ambientales.

"Este fue quizás el trabajo más desafiante en el que he trabajado", dijo Chakrabarty. "Han sido más de cuatro años de trabajo con muchos colaboradores. Los Ostariophysi son un grupo de peces particularmente problemático para comprenderlo, no solo por su tamaño y rango en todos los continentes, sino porque evolucionaron hace más de 100 millones de años - y aparentemente, de acuerdo con nuestro trabajo y el trabajo de otros, los orígenes de los grupos principales sucedieron muy rápidamente. Nuestra esperanza era que los UCEs pudieran desarticular las relaciones de cada uno de los linajes principales".

Árbol de la Vida de los Characiformes

Uno de los aspectos más difíciles del proyecto de investigación fue analizar la enorme cantidad de datos de secuenciación recopilados de especímenes de peces que representan más de 30 especies recolectadas en todo el mundo por el Museo Americano de Historia Natural y el laboratorio Chakrabarty en el Museo de Ciencias Naturales LSU. Pero el trabajo duro tiene sus recompensas. Esta semana, el nuevo Árbol de la Vida de los Ostariophysi de Chakrabarty y sus colegas fue portada de Systematic Biology, con una portada desarrollada por el investigador de aves del Museo de LSU Subir Shakya, también un talentoso ilustrador y artista de ciencia.

Artículo científico: Phylogenomic Systematics of Ostariophysan Fishes: Ultraconserved Elements Support the Surprising Non-Monophyly of Characiformes

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