La diversidad genética oculta de las serpientes arbóreas ayudó a conquistar Guam

La serpiente arbórea marrón se ha convertido en uno de los ejemplos más conocidos de especies invasoras en el mundo. Originaria de Australia y el Pacífico Sur, llegó a Guam después de la Segunda Guerra Mundial, probablemente escondida en aviones de carga militares. Su llegada tuvo consecuencias devastadoras, ya que estas serpientes han llevado a muchas aves nativas de Guam a la extinción local y provocan cientos de cortes de energía al trepar por postes eléctricos y equipos de energía.

En ciertas áreas del territorio de EE. UU., su población ha llegado a alcanzar hasta 30,000 serpientes por milla cuadrada.

Una invasión que desafió las expectativas

La invasión ha desconcertado a los biólogos, ya que se cree que la población de Guam comenzó con un número reducido de serpientes. Normalmente, una población fundadora tan limitada crea un cuello de botella genético severo, lo que dificultaría la adaptación de la especie y limitaría su crecimiento poblacional. Sin embargo, un nuevo estudio liderado por la Universidad de Buffalo, publicado el 24 de julio en Science Advances, sugiere que las serpientes arbóreas poseen una variabilidad genética mucho mayor de lo que se había reconocido anteriormente.

Investigadores de la UB y del Servicio Geológico de EE. UU. (USGS) utilizaron secuenciación de ADN de lectura larga para examinar grandes secciones del genoma de la serpiente. Descubrieron miles de variantes estructurales, incluyendo segmentos de ADN que habían sido duplicados, eliminados o reorganizados.

Muchas de estas variaciones se concentraron en genes relacionados con la inmunidad y el olfato. Esta diversidad genética oculta podría ayudar a explicar cómo una población fundada por solo unas pocas serpientes pudo sobrevivir a la intensa endogamia, adaptarse a Guam y expandirse de manera tan dramática.

El autor principal del estudio, Trevor Krabbenhoft, profesor asociado en el Departamento de Ciencias Biológicas de la UB, comentó: "La serpiente arbórea marrón puede no ser muy diversa, pero tiene fuentes importantes de diversidad genética que han sido subestimadas".

Hallazgos con implicaciones más allá de Guam

Este descubrimiento puede ser desalentador para las agencias que han pasado décadas tratando de contener la población de serpientes arbóreas en Guam. Una mayor flexibilidad genética podría hacer que esta especie invasora sea más resistente de lo que se había asumido. Al mismo tiempo, los resultados podrían ofrecer esperanza para especies en peligro de extinción con poblaciones pequeñas o altamente endogámicas.

El coautor del estudio, Christopher Osborne, exestudiante de doctorado en el laboratorio de Krabbenhoft y ahora biólogo acuático en la Universidad Estatal de Nueva York en Oswego, señaló: "Es posible que las especies en peligro tengan más flexibilidad en sus genes de lo que realizamos".

Secuenciación de lectura larga revela cambios ocultos en el ADN

Gran parte del conocimiento sobre la diversidad genética proviene del estudio de cambios en pares de bases de ADN individuales. Las herramientas de secuenciación de ADN tempranas estaban diseñadas principalmente para detectar estos pequeños cambios y eran mucho menos efectivas para identificar diferencias importantes que involucran tramos más largos de ADN.

La secuenciación de lectura larga permite a los investigadores examinar piezas mucho más grandes y continuas de un genoma, lo que hace posible detectar variantes estructurales que afectan 50 pares de bases o más. En conjunto, las variantes estructurales alteran casi ocho veces más del genoma que los cambios que involucran pares de bases individuales.

El investigador postdoctoral Levi Gray, quien trabajó anteriormente en el problema de la serpiente arbórea marrón en Guam para el USGS, explicó: "Es como mirar porciones de dos libros letra por letra con una lupa y pensar que son iguales, pero no darse cuenta de que párrafos enteros han sido movidos o duplicados".

Más de 19,000 variantes estructurales

Cuando el equipo analizó las muestras en el laboratorio de Krabbenhoft, identificó más de 19,000 variantes estructurales en el genoma de la serpiente arbórea marrón. Esto significa que los investigadores encontraron aproximadamente 19,000 ubicaciones donde se diferenciaron secciones de ADN debido a duplicaciones, eliminaciones o reorganizaciones.

Estas variaciones no estaban dispersas al azar en todo el genoma, sino que aparecieron con frecuencia en genes involucrados en la función inmune y el olfato. Las serpientes arbóreas dependen en gran medida del olfato para navegar y cazar. Al mover sus lenguas bifurcadas, recogen señales químicas del aire que les ayudan a localizar presas potenciales.

La diversidad inusual encontrada en sus genes olfativos podría ayudar a explicar un misterio de comportamiento. Se sabe que las serpientes arbóreas comen otras serpientes en su rango nativo, pero hay poca evidencia de que frecuentemente se alimenten unas de otras en Guam. Gray sugirió que el agudo sentido del olfato de las serpientes podría permitirles reconocerse como algo más parecido a hermanos, especialmente dado los altos niveles de endogamia, en lugar de como presas.

¿Emergió la diversidad genética en Guam?

Los científicos aún no saben si las variantes estructurales ya estaban presentes antes de que las serpientes llegaran a Guam o si algunas aparecieron después de que comenzó la invasión. Los grandes cambios genómicos generalmente se acumulan a lo largo de muchas generaciones, sin embargo, algunas investigaciones sugieren que los cuellos de botella poblacionales severos pueden acelerar el desarrollo de variantes estructurales. Determinar cuándo aparecieron estos cambios requerirá comparaciones con serpientes arbóreas de su rango nativo.

El estudio incluyó la colaboración de científicos del USGS, como M. Renee Bellinger y Melia Nafus, así como del investigador científico de la UB, Brian Foote, el investigador postdoctoral Steven Fleck y estudiantes de doctorado Sarah Chang y Hannah Waterman.

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