Variación genética ancestral esencial para la rápida evolución de los pinzones de Darwin

Pinzones de Darwin
Pinzones de Darwin

Los pinzones de Darwin han evolucionado en un entorno relativamente tranquilo

En un nuevo estudio un equipo internacional de investigadores identificó 28 regiones genéticas que han sido particularmente importantes en la evolución de los pinzones de Darwin.

Estas variantes genéticas no representan mutaciones recientes sino que constituyen una variación genética ancestral que se ha acumulado a lo largo del tiempo a medida que diferentes especies de pinzones de Darwin han evolucionado con notables diferencias en la morfología del pico.

Las radiaciones adaptativas son grupos de especies estrechamente relacionadas que se han diversificado en ecología y morfología a partir de una especie ancestral común en un período de tiempo relativamente corto, a menudo después de que se haya colonizado una nueva área geográfica.

Los pinzones de Darwin son un icónico ejemplo de esto, donde 18 especies han evolucionado en el último millón de años después de que las especies ancestrales llegaron a Galápagos. Una pregunta importante en biología evolutiva es ¿Cómo puede tener lugar una evolución tan rápida?

Los pinzones de Darwin han evolucionado en un entorno relativamente tranquilo: el archipiélago se encuentra a unos 1.500 kilómetros al oeste de la parte continental de América del Sur. Los asentamientos humanos permanentes solo han existido en los últimos 100 años, y ninguna especie de pinzones de Darwin se ha extinguido debido a las actividades humanas.

Diversificación de la morfología del pico

Un cambio evolutivo clave entre estas aves es la diversificación de la morfología del pico que ha permitido que diferentes especies utilicen diferentes recursos alimenticios, incluidas semillas de varios tamaños, insectos, polen y néctar de flores de cactus, así como sangre de otras especies.

"Durante nuestro trabajo de campo en la pequeña isla de Daphne Major durante un período de 40 años, encontramos amplia evidencia de cómo la variación en la morfología del pico ha tenido un gran impacto en la utilización de alimentos y la supervivencia entre estas aves", dicen Peter y Rosemary Grant, de la Universidad de Princeton, quienes han recolectado más de 6.000 muestras de sangre de diferentes especies de pinzones de Darwin a lo largo de los años. Algunas de estas fueron utilizadas en el presente estudio.

Este nuevo capítulo en la caracterización genética de los pinzones de Darwin comenzó con un viaje de campo a Galápagos para la recolección de muestras de sangre que se utilizarían para construir un mapa de alta calidad del genoma completo de los pinzones de Darwin. Los investigadores trajeron instrumentos de secuenciación portátiles y llevaron a cabo la secuenciación del ADN en Galápagos.

"Con la ayuda de investigadores locales en Galápagos, pudimos llevar a cabo la secuenciación del genoma en el campo donde recolectamos las muestras. Esto aseguró que tuviéramos ADN de la más alta calidad para el análisis de secuencias", explica Carl-Johan Rubin, investigador en la Universidad de Uppsala y primer autor compartido del artículo. "Este nuevo mapa de alta calidad del genoma de los pinzones de Darwin será un importante recurso para los estudios de este interesante grupo de aves".

Compararon los genomas

A continuación, los investigadores compararon los genomas de pinzones terrestres pequeños, medianos y grandes. Estas tres especies son similares pero muestran sorprendentes diferencias en el tamaño del cuerpo y el pico.

"Nuestro análisis genético reveló 28 regiones genéticas que mostraban diferencias consistentes entre estas tres especies", explica Erik Enbody, quien realizó este análisis como becario postdoctoral en la Universidad de Uppsala. "Nos sorprendió que estas variantes genéticas también estuvieran presentes entre otros tipos de pinzones de Darwin, lo que implica que tienen una historia evolutiva más larga que la especie misma. Un mensaje importante es que estas variantes genéticas se han utilizado y reutilizado durante la evolución de los pinzones de Darwin".

"A continuación, exploramos la función de los genes identificados y notamos que muchos de estos genes se expresan en el pico en desarrollo, de acuerdo con nuestra suposición de que los genes que afectan la morfología del pico deben haber tenido un destacado papel durante la evolución de los pinzones de Darwin", continúa Carl-Johan Rubin.

La pérdida de la biodiversidad

La pérdida de biodiversidad, medida como el número creciente de especies que se han extinguido debido a la pérdida de hábitats naturales y actividades humanas, es motivo de gran preocupación en la actualidad.

"Nuestro estudio indica que la situación es aún más alarmante de lo que generalmente se supone porque nuestra conclusión principal es que la rápida evolución de los pinzones de Darwin dependió de variantes genéticas que evolucionaron durante cientos de miles de años", explica Leif Andersson de la Universidad de Uppsala y la Universidad de Texas A&M, quien dirigió el estudio.

"Con el fin de mantener la biodiversidad para las futuras generaciones, es tan importante mantener grandes poblaciones de especies comunes como salvar a las especies raras de la extinción, porque las primeras están mejor equipadas para adaptarse a los futuros cambios del medio ambiente".

El estudio se ha publicado en Science Advances: Rapid adaptive radiation of Darwin’s finches depends on ancestral genetic modules

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