Descubren "supergenes" en el ADN que aceleran la evolución de especies

Un reciente estudio realizado por científicos de la Universidad de Cambridge reveló un mecanismo genético que podría explicar cómo algunas especies evolucionan a un ritmo sorprendente. En el ADN de los peces cichlidos del Lago Malawi, se encontraron secciones de ADN "invertidas" que parecen facilitar la adaptación rápida a nuevos entornos y la formación de nuevas especies. Estos rasgos genéticos actúan como aceleradores evolutivos, preservando características útiles y acelerando el cambio.

Una de las grandes interrogantes en biología es cómo la Tierra alberga una tan vasta variedad de plantas y animales. Los cichlidos en el Lago Malawi, ubicado en África Oriental, son un ejemplo notable: más de 800 especies han surgido de un ancestro común en un tiempo mucho menor al que tomó la divergencia entre humanos y chimpancés.

Este fenómeno de diversificación tuvo lugar en un único cuerpo de agua, donde algunos cichlidos evolucionaron como depredadores, mientras que otros se especializaron en alimentarse de algas, filtrar arena o consumir plancton, cada uno ocupando su propio rol ecológico a pesar de coexistir.

Los investigadores se propusieron entender cómo fue posible esta rápida explosión evolutiva. Sus hallazgos fueron publicados en la revista Science.

El descubrimiento de segmentos de ADN invertidos

Para llevar a cabo su investigación, los científicos analizaron el ADN de más de 1,300 cichlidos, buscando características genéticas que pudieran explicar el inusual ritmo de evolución.

"Descubrimos que, en algunas especies, grandes segmentos de ADN en cinco cromosomas están invertidos, un tipo de mutación conocida como inversión cromosómica", indicó el autor principal Hennes Svardal de la Universidad de Amberes.

Normalmente, la reproducción implica recombinación, un proceso donde el ADN de ambos padres se mezcla. Sin embargo, dentro de estas regiones invertidas, esta mezcla se bloquea. Como resultado, grupos de genes permanecen vinculados y se transmiten intactos de una generación a otra, preservando combinaciones de rasgos que ya son beneficiosas y permitiendo que la evolución progrese de manera más eficiente.

"Es como una caja de herramientas donde todas las herramientas más útiles están unidas, preservando combinaciones genéticas ganadoras que ayudan a los peces a adaptarse a diferentes entornos", explicó el primer autor Moritz Blumer del Departamento de Genética de Cambridge.

Los "supergenes" y la rápida adaptación

Estos grupos de genes vinculados son a menudo denominados 'supergenes'. En los cichlidos, parecen desempeñar un papel crucial en la formación de diferencias entre especies. Aunque diferentes especies pueden intercruzarse, estas inversiones limitan la mezcla de su ADN, ayudando a mantener rasgos distintivos.

Esto es especialmente importante en áreas donde las especies se superponen, como en las regiones de arena abierta del lago, donde no hay límites físicos claros que separen los hábitats.

Muchos de los genes dentro de estos supergenes influyen en rasgos esenciales para la supervivencia y la reproducción, incluyendo la visión, la audición y el comportamiento. Por ejemplo, los peces que viven en aguas profundas (hasta 200 metros) deben adaptarse a la baja luminosidad, alta presión y diferentes fuentes de alimento en comparación con aquellos que habitan cerca de la superficie. Sus supergenes ayudan a preservar las adaptaciones específicas necesarias para esas condiciones.

"Cuando diferentes especies de cichlidos se cruzan, inversiones completas pueden ser transmitidas entre ellas, llevando consigo rasgos clave de supervivencia, como adaptaciones a entornos específicos, acelerando el proceso evolutivo", afirmó Blumer.

Un papel más amplio en la evolución

Las inversiones cromosómicas no solo preservan rasgos útiles, sino que también pueden funcionar como cromosomas sexuales, influyendo en si un individuo se desarrolla como macho o hembra. Dado que la determinación del sexo juega un papel en la formación de especies, esto añade una capa adicional a la comprensión de la evolución.

"Aunque nuestro estudio se centró en cichlidos, las inversiones cromosómicas no son exclusivas de ellos", mencionó el coautor principal Profesor Richard Durbin, del Departamento de Genética de Cambridge. "También se encuentran en muchos otros animales, incluyendo humanos, y se están viendo cada vez más como un factor clave en la evolución y la biodiversidad".

Los investigadores creen que estos hallazgos podrían ayudar a responder una pregunta de larga data sobre cómo la vida se diversifica tan rápidamente en las condiciones adecuadas.

"Hemos estado estudiando el proceso de especiación durante mucho tiempo", comentó Svardal. "Ahora, al comprender cómo estos supergenes evolucionan y se propagan, nos estamos acercando a responder una de las grandes preguntas de la ciencia: cómo la vida en la Tierra se vuelve tan rica y variada".