Los científicos de la Universidad de Birmingham han desentrañado los mecanismos genéticos detrás de la capacidad de las pequeñas pulgas de agua para adaptarse al aumento de los niveles de contaminación por fósforo en los lagos.
Al mapear redes de genes a las respuestas fisiológicas de las pulgas de agua antiguas y modernas Daphnia, los investigadores, con sede en la Facultad de Biociencias de la Universidad, pudieron demostrar que un grupo de más de 800 genes, muchos de ellos involucrados en procesos metabólicos, evolucionó para convertirse en "plástico" o flexible.
Esto permite que la Daphnia moderna ajuste su expresión génica de acuerdo con la cantidad de fósforo presente en el medio ambiente. Esto es particularmente fascinante ya que sus antepasados de 700 años de edad fueron incapaces de una respuesta tan plástica.
Comprender las capacidades de adaptación ayudará a los científicos a predecir mejor la capacidad de estas criaturas para ayudarnos a mitigar la amenaza que representa la contaminación por fósforo.
Sorprendentemente, el equipo solo pudo hacer estos descubrimientos comparando las respuestas de Daphnia moderna con sus ancestros de 700 años. Tanto las muestras modernas como las antiguas estudiadas vinieron del mismo lago en Minnesota donde la eutrofización - un procesoque causa floraciones devastadoras de algas con alto contenido de fósforo, que comenzó a principios del siglo XX.
La agricultura industrializada de hoy en día, con su uso extensivo de fertilizantes a base de fósforo, aumenta el estrés en la vida silvestre. El fósforo finalmente termina en nuestros sistemas de agua dulce, lo que produce eutrofización. La dafnia puede ayudar a reducir estas floraciones, pero debe hacer frente aEl aumento de los niveles de fósforo que pueden causar problemas a su salud.
El Dr. Dagmar Frisch, el Dr. Dörthe Becker y el Dr. Marcin Wojewodzic, los tres premiados de las becas de la UE Marie Skłodowska-Curie, se unieron a su experiencia para desarrollar nuevos conceptos en ecología evolutiva que permitieron que este análisis se llevara a cabo.
"Utilizamos datos existentes y métodos analíticos de vanguardia para conectar patrones de expresión génica con las respuestas fisiológicas que permiten a estos animales lidiar con el aumento del fósforo ambiental", dice el Dr. Dagmar Frisch, experto en paleogenómica ambiental ".Esto nos permitió identificar qué parte de la red de genes era responsable de la respuesta recientemente evolucionada ".
Si bien este trabajo nos ayuda a comprender mejor cómo los animales se adaptan a los nuevos entornos en general, el Dr. Dörthe Becker, que ahora está en la Universidad de Sheffield, señala: "Debido a que Daphnia es una especie tan central en los ecosistemas acuáticos, nuestro estudio finalmente mejoranuestra comprensión de cómo los ecosistemas acuáticos pueden mitigar algunos de los efectos de la eutrofización, una de las principales amenazas globales para los ambientes de agua dulce ".
Al revivir los huevos que yacen dormidos en el sedimento de los lagos, un método llamado ecología de la resurrección, los autores pudieron comparar las respuestas genéticas de las pulgas revividas de siglos con los descendientes de hoy en día de una manera novedosa.
"Utilizamos métodos de análisis de redes para descubrir qué genes 'se comunican' con otros o forman grupos llamados módulos, y cómo esta comunicación genética ha cambiado en una especie clave en los últimos 700 años. Además, pudimosconectar estos módulos con rasgos observados particulares, que se logró por primera vez en la ecología de la resurrección "- dice el Dr. Marcin Wojewodzic, ahora investigador en el Registro de Cáncer de Noruega.
"Nuestro estudio enfatiza que la evolución es el resultado del ajuste molecular que ocurre en diferentes capas, que van desde respuestas celulares básicas hasta rasgos fisiológicos complejos", dice el Dr. Becker.
El Dr. Frisch agrega: "Nuestro enfoque permite una visión más holística de cómo los animales pueden y responden al cambio ambiental, y de ese modo mejoran nuestra comprensión de los organismos como unidades integradas de organización biológica".
"Después de aplicar los análisis de red desarrollados recientemente, el siguiente paso lógico es explorar cómo otros mecanismos moleculares, incluida la epigenética, juegan un papel en los procesos evolutivos. Ya hemos comenzado esta investigación", dice el Dr. Wojewodzic.
Este trabajo, publicado hoy en Molecular Biology and Evolution, fue financiado en parte por el Programa Marie Skłodowska Curie de la Unión Europea, el Consejo de Investigación de Noruega, la Fundación de Investigación Alemana y la Fundación Nacional de Ciencia de los EE. UU.
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Materiales proporcionado por Universidad de Birmingham . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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