El proceso evolutivo que ocurre cuando una especie coloniza un nuevo entorno brinda la oportunidad de explorar los mecanismos subyacentes a la adaptación genética, que es un conocimiento esencial para comprender la evolución y el mantenimiento de la biodiversidad. Un equipo internacional de científicos, dirigido por investigadores de la Universidad de UppsalaUppsala, Suecia, informa que un solo cambio de aminoácido en la proteína rodopsina sensible a la luz desempeñó un papel crítico cuando el arenque se adaptó al entorno de luz roja cambiante en el Mar Báltico. Sorprendentemente, aproximadamente un tercio de todos los peces que viven en agua salobre o dulcellevar el mismo cambio. El estudio se publica hoy en PNAS .
"El arenque del Atlántico y el Báltico son modelos excelentes para estudios evolutivos por dos razones", explica el Dr. Leif Andersson de la Universidad de Uppsala y la Universidad de Texas A&M que dirigió el estudio. "En primer lugar, sus enormes tamaños de población nos permiten estudiar los efectos deLa selección natural sin los cambios estocásticos perturbadores en la frecuencia de variantes genéticas que ocurre en poblaciones pequeñas. En segundo lugar, la colonización del mar Báltico salobre por arenque en los últimos 10,000 años después de la glaciación más reciente brinda la oportunidad de estudiar qué sucede cuandouna especie se adapta a un nuevo ambiente "
"Hemos examinado todo el genoma en muchas poblaciones de arenque del Atlántico y el Báltico y encontramos que un solo cambio de aminoácido en la proteína rodopsina, en la que la fenilalanina ha sido reemplazada por tirosina, jugó un papel crítico durante la adaptación al Mar Báltico", dice Jason Hill, científico de la Universidad de Uppsala en Uppsala, Suecia, y primer autor del artículo. Esto tiene mucho sentido ya que la rodopsina es un receptor sensible a la luz en la retina y los datos satelitales muestran que el Mar Báltico tiene un color rojoambiente de luz cambiada en comparación con el Océano Atlántico, porque el material orgánico disuelto absorbe la luz azul.
"Un cuidadoso análisis genético de nuestros datos muestra que el proceso evolutivo debe haber sido muy rápido. Estimamos que la variante del gen de la rodopsina encontrada en el arenque del Báltico aumentó en frecuencia para convertirse en la variante más común en unos pocos cientos de años", dicecientífico Mats Pettersson en la Universidad de Uppsala.
Los aminoácidos fenilalanina y tirosina son estructuralmente muy similares y solo difieren por la presencia de un resto hidroxilo -OH en la tirosina, entonces, ¿podría este cambio realmente ser tan importante?
"De hecho, la estructura cristalina de la rodopsina muestra que el residuo 261 se encuentra cerca del cromóforo retiniano donde se produce la absorción de la luz. La presencia de tirosina en la rodopsina del arenque del Báltico hace que la absorción de la luz se desplace hacia el rojo en aproximadamente 10 nanómetros y puedeatrape más fotones en el entorno de luz roja del Mar Báltico ", dice el Dr. Patrick Scheerer en Charité - Universitätsmedizin Berlin, en Berlín, Alemania, y uno de los coautores del estudio.
Cuando los científicos analizaron la secuencia de rodopsina de más de 2.000 peces, descubrieron que aproximadamente un tercio de todas las especies que se encuentran en agua salobre o dulce tienen exactamente el mismo cambio genético que el arenque del Báltico, mientras que casi todos los peces que viven en aguas marinas tienen un gen de rodopsinavariante con fenilalanina como el arenque del Atlántico. "Es notable que la misma mutación ocurra de forma independiente y al menos 20 veces en miles de especies de peces, esto proporciona un ejemplo realmente sorprendente de evolución convergente a nivel molecular", dice Erik Enbody,coautor y becario postdoctoral en la Universidad de Uppsala.
"Nuestra hipótesis es que este cambio en la rodopsina es particularmente importante durante la etapa juvenil y que la variante de arenque del Báltico permite que las larvas de peces utilicen mejor el ambiente de luz en el Mar Báltico cuando buscan comida o evitan los depredadores", explica Leif Andersson.Esta hipótesis está respaldada por su hallazgo de que tanto el salmón del Atlántico como la trucha marrón que siempre desovan en agua dulce pero que pueden vivir la mayor parte de su vida en agua marina tienen tirosina 261 en la rodopsina como un pez de agua dulce. En contraste, la anguila europea y japonesa que sonnacidos en aguas marinas, pero viven la mayor parte de su vida adulta en agua dulce portan fenilalanina 261 como la gran mayoría de los peces marinos.
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Materiales proporcionados por Universidad de Uppsala . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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