Resuelto un misterio del dragón marino

dragones marinos

Arriba: Los dragones marinos viven en el oeste y el sur de Australia. Pertenecen a la familia de los caballitos de mar, pero su historia evolutiva se remonta más atrás que sus parientes caballitos de mar. Crédito: Frank Schneidewind

Los apéndices de la piel en forma de hojas de los dragones marinos son radios de aleta muy alterados

Los dragones marinos (Phyllopetryx taeniolatus) viven frente a las costas del oeste y sur de Australia. Un equipo internacional que involucra al biólogo evolutivo Axel Meyer de la Universidad de Konstanz ha encontrado la base genética de algunas características externas del dragón marino, como su falta de dientes y sus distintivos apéndices en forma de hojas. El equipo también localizó el gen de determinación del sexo en el genoma del dragón marino.

Expertos en camuflaje

Los dragones marinos pertenecen a la familia Syngnathidae junto con los caballitos de mar y los peces pipa. Su nombre se refiere a la forma de dragón de sus cuerpos y la espectacular coloración de sus apéndices de piel especiales en forma de hojas. Se les considera expertos en camuflaje debido a su capacidad para imitar la apariencia de las algas.

Al igual que los otros miembros de la familia Syngnathidae, los dragones marinos exhiben adaptaciones y comportamientos especiales: Tienen una boca en forma de tubo, sin dientes, carecen de las aletas ventrales y pélvicas y escamas típicas de los peces, pero en cambio tienen un caparazón óseo que cubre todo su cuerpo.

Los caballitos de mar secos se utilizan en la medicina tradicional china, lo que ha llevado a muchas especies a estar en peligro de extinción. No nadan horizontalmente, sino que se deslizan lentamente a través de arrecifes de coral y aguas costeras poco profundas, casi verticalmente, como un caballo, con la cabeza inclinada hacia abajo. Su cola prensil se puede utilizar para sujetar cosas. Al igual que otras especies de caballitos de mar, los machos de dragones marinos son responsables de proteger los huevos de color rosa brillante adheridos al exterior de sus cuerpos hasta que eclosionan.

Mientras secuenciaban el genoma y examinaban la base genética de otras características externas de los dragones marinos, los investigadores de cinco equipos de China, Singapur, Japón y Alemania centraron sus esfuerzos en la determinación del sexo, la falta de dientes y los apéndices de piel de nueva evolución en los dragones marinos.

características del dragón marino y el pez aguja cocodrilo

Imagen: Características clave del dragón marino común (P. taeniolatus) y el pez aguja cocodrilo (S. biaculeatus) y sus posiciones filogenéticas.

El equipo de investigación, dirigido por el profesor Qiang Lin de la Academia de Ciencias de China en Guangzhou, demostró que una serie de genes es responsable de este desarrollo evolutivo que suele controlar el desarrollo de las aletas. Los apéndices de la piel en forma de hojas de los dragones marinos son, por tanto, radios de aleta muy alterados.

Como los caballitos de mar, los dragones marinos también carecen de dientes. Usan sus largos hocicos para chupar su comida, pequeños crustáceos, y tragarlos enteros. El análisis del genoma muestra que, también en los parientes de los caballitos de mar, faltan varios genes que contribuyen al desarrollo de los dientes en otros peces, así como en los humanos.

El equipo de investigación analizó la hipótesis sobre el gen scpp5 correspondiente desactivando este gen en el pez cebra, un organismo modelo bien investigado con dientes faríngeos. Como era de esperar, el pez mutado mostró dientes reducidos. La función del gen faltante responsable de la pérdida de dientes fue así probada en experimentos CRISPR-Cas de biología molecular.

hojas del dragón marino

Imagen: Morfología y composición genética de los apéndices en forma de hojas en el dragón marino común (P. taeniolatus).

Los machos cuidan los huevos fertilizados

También es típico que los miembros masculinos de la familia de los caballitos de mar cuiden los huevos fertilizados hasta que eclosionan. Los machos de los caballitos de mar han desarrollado bolsas de cría, pero los machos de las especies más antiguas de dragones marinos todavía llevan los huevos pegajosos visiblemente en sus colas.

Las hembras ponen los huevos en esta ubicación especial del cuerpo de los machos, y luego son transportados por los dragones marinos machos y, por lo tanto, protegidos de los depredadores. En general, es más común que los peces machos se preocupen por los huevos fertilizados en lugar de las hembras, aunque esta forma particular solo ha evolucionado en miembros de la familia de los caballitos de mar.

En este contexto, los investigadores buscaron mecanismos de determinación del sexo que antes eran desconocidos en los dragones marinos. En general, es difícil localizar la determinación del sexo en los peces ya que, en su mayor parte, no tienen cromosomas sexuales especiales, como los cromosomas X e Y en los mamíferos. El equipo encontró que la base molecular para la determinación del sexo en los dragones marinos está en la hormona de Muller, como también se había documentado anteriormente para los caballitos de mar.

La secuenciación del genoma del dragón marino se completó como parte de un proyecto adicional en el contexto de una colaboración a largo plazo entre los equipos de investigación de Guangzhou y Konstanz. La primera publicación, sobre el genoma del caballito de mar, fue publicada por ambos equipos en 2016 en Nature, y este año apareció una segunda con 21 nuevos genomas de caballito de mar en Nature Communications.

Axel Meyer dice que su "investigación sobre el genoma busca derivar el fenotipo correspondiente o la "esencia" de estos animales. Nos esforzamos por comprender cómo se ve un animal en función de su secuencia de genomas y nuestra comprensión de la función de los genes. Los dragones marinos son peces que no se parecen en nada a los peces típicos. Son una especie particularmente fascinante y hermosa".

El estudio se publica en Science Advances el 18 de agosto de 2021: Seadragon genome analysis provides insights into its phenotype and sex determination locus

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