A veces se los conoce como "el Matusalén de los peces de agua dulce", los esturiones y sus parientes cercanos son muy antiguos desde un punto de vista evolutivo. Los fósiles indican que los esturiones datan de hace 250 millones de años y han cambiado muy poco durante este período, al menosen lo que respecta a su apariencia externa. Por lo tanto, no es sorprendente que Charles Darwin ya acuñara el término "fósiles vivos" para ellos.
Los científicos de la Universidad de Würzburg y el Instituto Leibniz de Ecología de Agua Dulce y Pesca Interior IGB con colegas en Constanza, Francia y Rusia ahora han secuenciado con éxito el genoma del esterlet Acipenser ruthenus, una especie relativamente pequeña de esturión.Pudieron demostrar que el material genético también ha cambiado muy poco desde el apogeo de los dinosaurios. Los científicos presentan los resultados de su trabajo en el último número de la revista Ecología y evolución de la naturaleza .
Antepasados de los vertebrados
"Los genomas del esturión son una pieza importante del rompecabezas que nos ayuda a comprender la ascendencia de los vertebrados. Y esto ha estado perdido hasta ahora", explica el profesor Manfred Schartl las razones por las cuales los científicos están interesados en esta especie de pez. Schartl es el autor principaldel estudio publicado recientemente y es profesor principal en la Cátedra de Bioquímica del Desarrollo de la Universidad de Würzburg desde este año. Los esturiones se encuentran entre las especies más antiguas de la tierra en términos de historia evolutiva. Son los antepasados de más de 30,000 especies de peces óseoseso ocurre hoy, y por lo tanto, más del 96 por ciento de todas las especies de peces vivos y aproximadamente la mitad de todas las especies de vertebrados conocidas.
Schartl y sus colegas pudieron demostrar que los esturiones se ramificaron en su propio camino evolutivo en algún momento durante el período Devónico Superior o Carbonífero hace unos 345 millones de años ". Su apariencia externa ha cambiado muy poco desde entonces y esto también esevidente en su material genético, el ADN ", explica el Dr. Du Kang; primer autor del estudio y asistente de investigación en el Departamento de Bioquímica y Biología Molecular II de la Universidad de Würzburg.
Para verificar esto, los genetistas tuvieron que mirar de cerca las proteínas codificadas por los genes del esterlet. Y, de hecho, sus cálculos revelan que esta llamada evolución de la proteína ha progresado a un ritmo muy lento ".La evolución proteica del esterlet es similar a la del celacanto o la de los tiburones: dos especies de peces que han estado vagando por los océanos casi sin cambios durante más de 300 millones de años también ", dice el Dr. Matthias Stöck, biólogo evolutivo del IGB..
Amplio cambio genómico hace 180 millones de años
El análisis de secuencia reveló que el genoma de las esterlas comprende 120 cromosomas, unos 47.500 genes codificadores de proteínas y 1.800 millones de pares de bases. Los investigadores también mostraron que la esterilla duplicó su genoma hace unos 180 millones de años, dejando a la especie en lugar de los dos normales.con cuatro conjuntos de cromosomas, que se llama tetraploidía en la jerga científica. La duplicación del genoma no es una sorpresa: "Tales procesos han tenido un impacto importante en la evolución del genoma de los vertebrados", dice Manfred Schartl. Ya sus antepasados se sometieron a"duplicación completa del genoma" dos veces en su historia evolutiva. Algunas especies pasaron por este proceso hasta tres o cuatro veces.
Sin embargo, lo que sí sorprendió a los científicos fue el hecho de que esta duplicación del genoma ocurrió tan atrás en la larga historia del esturión. "Durante este largo período de tiempo, habríamos esperado que el genoma cambiara más profundamente porque en los organismos tetraploidesLos segmentos genéticos a menudo se pierden, silencian o adquieren una nueva función con el tiempo ", dice el profesor Axel Meyer, biólogo evolutivo de la Universidad de Constanza.
incertidumbre genómica eliminada
El estado genómico exacto de los esturiones fue durante mucho tiempo controvertido entre los científicos. Si bien algunos lo consideraban poliploide, lo que significa que el genoma se duplicó varias veces, otros interpretaron el esturión como un "diploide funcional", que se refiere a una especie que primero duplicó sugenoma para convertirse en tetraploide, pero luego reduce el contenido del gen nuevamente a medida que evoluciona. Aunque los cromosomas todavía están presentes en dos pares, dividen sus tareas entre ellos.
Ahora está claro: "Hemos descubierto que el esterlet no ha vuelto a un estado diploide. En cambio, ha retenido un grado inesperadamente alto de poliploidía estructural y funcional", dice Manfred Schartl. Esta retención puede atribuirse a la lentitudritmo de evolución molecular de la mayoría de las fracciones del genoma del esterlet.
Duplicación del genoma: un laico podría suponer que esto facilita el trabajo para los científicos porque todo está disponible por duplicado. Pero, de hecho, esto presenta a los investigadores un gran desafío técnico ". Esto ha hecho que sea extremadamente difícil ensamblar y asignar el pequeño"fragmentos de ADN" que nos proporcionan los métodos modernos de secuenciación del genoma ", dice Schartl. Sin embargo, mediante procedimientos especiales pudimos crear" un genoma de referencia muy bueno y el primer genoma de un pez antiguo "como parte de una investigación internacional.colaboración.
Investigación genética para proteger especies
La secuenciación de genes es una base importante para proteger las especies de esturiones ". En el futuro, podremos determinar el sexo de los animales mediante análisis genéticos que facilitarán en gran medida la reproducción. Esto nos permitirá controlar la reproducción y apoyar el manejo depoblaciones reproductoras. Este es un hito en nuestros esfuerzos por preservar estas especies antiguas ", dice el Dr. Jörn Gessner, el experto en esturiones del IGB.
Sobre esturiones
Los esturiones son nativos de ríos subtropicales, templados y subárticos, lagos y costas de Eurasia y América del Norte. Los esturiones son longevos y se reproducen tarde, generalmente no antes de los diez años. En muchas especies de esturiones, los peces adultos en repetidas ocasionesmigran del mar al agua dulce para desovar. Son muy buscados por sus huevos, mejor conocidos como caviar.
Debido a la destrucción del hábitat, la fragmentación de los ríos, la contaminación marina y la producción de 2.000 años de caviar, la mayoría de las especies de esturión están ahora al borde de la extinción. Debido a la prohibición del comercio de caviar silvestre, la acuicultura del esturión se ha convertido en una industria importante que puede contribuir aproteger a las poblaciones silvestres asegurando la oferta del mercado.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Würzburg . Original escrito por Gunnar Bartsch. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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