Un pequeño calamar arroja luz sobre la evolución con bacterias

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calamar hawaiano (Euprymna scolopes)

El calamar hawaiano tiene dos diferentes órganos simbióticos

Investigadores han secuenciado el genoma de un pequeño calamar para identificar huellas evolutivas únicas en órganos simbióticos, dando pistas sobre cómo los órganos que albergan las bacterias son especialmente adecuados para esta asociación.

Las bacterias, que son vitales para la salud de todos los animales, también desempeñaron un importante papel en la evolución de los animales y sus tejidos. En un esfuerzo por entender cómo evolucionaron a lo largo del tiempo los animales junto con las bacterias, los investigadores han recurrido al calamar hawaiano, Euprymna scolopes.

En un nuevo estudio publicado esta semana en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias, un equipo internacional de investigadores, dirigido por el profesor asociado de biología celular y molecular de la Universidad de Connecticut, Spencer Nyholm, secuenciaron el genoma de este pequeño calamar para identificar huellas evolutivas únicas en los órganos simbióticos, dando pistas sobre cómo los órganos que albergan las bacterias son especialmente adecuados para esta asociación.

El primer genoma del calamar fue secuenciado por Nyholm, junto con Jamie Foster de la Universidad de Florida, Oleg Simakov de la Universidad de Viena y Mahdi Belcaid de la Universidad de Hawai. El equipo encontró varias sorpresas, por ejemplo, que el genoma del calamar hawaiano tiene 1,5 veces el tamaño del genoma humano.

Al comparar el genoma del E. scolopes con su primo, el pulpo, los investigadores muestran que el ancestro común del pulpo y el calamar hawaiano pasó por un importante cambio genético de imagen, reorganizando e incrementando el tamaño del genoma. Esta "actualización" probablemente dio a los cefalópodos la oportunidad de aumentar la complejidad, incluidos los nuevos órganos como los que albergan bacterias.

"El calamar hawaiano ha servido como un organismo modelo para estudiar la simbiosis durante más de 30 años", señala Nyholm. "Tener el genoma ayudará a los investigadores que estudian estas interacciones, así como a aquellos que estudian diversas áreas de la biología, como el desarrollo animal y la evolución comparativa".

calamar hawaiano (Euprymna scolopes)Muchos animales tienen órganos que albergan bacterias. El intestino humano alberga trillones de bacterias que desempeñan funciones importantes en la digestión, la función inmunológica y la salud en general. Comprender cómo se mantienen estas relaciones mediante la identificación de genes que ayudan a los animales a cooperar con las bacterias sienta las bases para un mayor conocimiento del cuerpo humano.

El calamar hawaiano es un excelente modelo para identificar estos genes debido a sus relaciones simbióticas con microbios beneficiosos, y su uso por parte de varios científicos para estudiar la comunicación entre bacterias y animales.

El calamar hawaiano tiene dos diferentes órganos simbióticos, y los investigadores pudieron demostrar que cada uno de ellos tomó diferentes caminos en su evolución. Esta especie particular de calamar tiene un órgano de luz que alberga una bacteria productora de luz, o bioluminiscente, que permite al calamar ocultarse de los depredadores. En algún momento en el pasado, ocurrió un importante "evento de duplicación" que llevó a repetir copias de genes que normalmente existen en el ojo. Estos genes permitieron al calamar manipular la luz generada por las bacterias.

Otro hallazgo fue que en la glándula nidamental accesoria, un órgano reproductivo femenino, hubo un enriquecimiento de genes que son "genes huérfanos" o genes que solo se han encontrado en el calamar y no en otros organismos.

"El calamar y el pulpo mostraron una estructura genómica muy singular, a diferencia de cualquier otro animal", dice Simakov, "corroborando informes anteriores de su naturaleza y complejidad inusuales".

Foster señala que el desentrañar estos poco usuales y complejos detalles es directamente aplicable al estudio de otras relaciones entre bacterias y animales.

"Los microbios son los principales impulsores de la evolución de los animales y sus tejidos", dice ella. "Los resultados de nuestro estudio han ayudado a identificar la 'historia de origen' de esos tejidos que albergan los microbios de un animal y ayudarán a separar los procesos genéticos por los cuales estos diferentes tipos de innovación pueden ocurrir en los animales".

Artículo científico: Symbiotic organs shaped by distinct modes of genome evolution in cephalopods

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