El enfriamiento del Océano Austral que rodea la Antártida, que comenzó hace aproximadamente 35 millones de años y dio lugar a su actual estado helado, se ha considerado durante décadas un ejemplo clásico de cambio climático que desencadena una rápida adaptación.
Utilizando decenas de miles de genes mapeados a través de los genomas de un grupo de peces antárticos llamados nototenioides, un equipo de investigadores ahora está desafiando este paradigma, revelando que la enorme cantidad de cambio genético requerido para la vida en la Antártida ocurrió mucho antes de laAntártico enfriado.
Estos cambios genéticos no solo tienen importantes implicaciones para comprender la evolución de los animales inusuales de la Antártida, sino que también destacan que algunas adaptaciones clave utilizadas por los peces reflejan la genética de enfermedades óseas humanas como la osteoporosis.
"Muchas especies han desarrollado rasgos que son adaptativos en su entorno, pero que son similares a estados patológicos en los humanos", dice Jake Daane, autor principal del estudio Northeastern University. "Usamos esta variación natural para comprender mejor los mecanismos genéticos deenfermedad."
El equipo encontró evidencia de un aumento en la tasa de mutación durante la evolución de los peces antárticos antes del inicio de las aguas heladas en el Océano Austral que se correspondía con una reducción severa de la densidad mineral ósea.
"Los nototenioides antárticos no tienen vejigas natatorias para ajustar su flotabilidad en la columna de agua. Más bien, utilizan reducciones en la densidad ósea para ayudarlos a 'flotar' en la columna de agua a bajo costo energético", dice el coautor Bill Detrichcoautor, Northeastern University. "Lo que es un estado de enfermedad genética en nosotros es un medio de supervivencia en estos peces".
"Los cambios genéticos que encontramos son gravemente patológicos en los seres humanos, incluidos algunos que se han considerado no compatibles con la vida", añadió Alex Dornburg coautor, Museo de Ciencias Naturales de Carolina del Norte. "Descubrir que los nototenioides utilizan las mismas vías genéticas paralograr la flotabilidad en el agua representa una gran oportunidad para la investigación en salud humana ".
Para probar la función de los cambios genéticos identificados, el equipo utilizó además los avances en la edición genética para diseñar embriones de pez cebra modificados genéticamente con las mismas mutaciones que los nototenioides antárticos. A medida que estos peces cebra crecían, mostraban la misma pérdida de hueso que se observó en elEspecies antárticas.
"Nuestra investigación está revelando que los nototenioides antárticos son modelos importantes para la enfermedad humana. Además de la baja densidad ósea, los peces antárticos también han desarrollado otras afecciones aparentemente patológicas, incluida la pérdida de glomérulos renales y glóbulos rojos", dice Matthew Harris coautor, Boston Children's Hospital y Harvard Medical School.
Harris agregó: "Estos procesos biomédicamente relevantes se pueden estudiar para revelar los mecanismos genéticos detrás de estos estados de 'enfermedad' y su acomodación en estos peces. Los resultados deberían conducir a una comprensión más profunda de cómo podríamos tratar trastornos comparables en humanos".
En lugar de desarrollar estas adaptaciones inusuales frente a grandes trastornos ambientales, el equipo descubrió que gran parte de esta variación genética ya existía antes de que se enfriara la Antártida. Este hallazgo desafía la forma en que consideramos la adaptación frente a la diversidad genética permanente para predecir la respuesta depoblaciones modernas al cambio climático contemporáneo.
Los nototenioides antárticos estaban en el lugar correcto en el momento adecuado para capitalizar la transición a una Antártida helada hace millones de años. Sin embargo, su futuro es incierto.
"Los nototenioides son de gran importancia ecológica, económica y médica, sin embargo, muchas especies no pueden tolerar un calentamiento de más de unos pocos grados", dice Thomas Near coautor, Universidad de Yale. "En un giro irónico del destino, pronosticadel cambio climático advierten ahora que esta radiación única de los peces podría ser diezmada durante el próximo siglo. Depende de nosotros prevenir una pérdida tan trágica ".
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Materiales proporcionado por Museo de Ciencias Naturales de Carolina del Norte . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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