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Aprendiendo de un 'fósil viviente'

Fecha :
30 de agosto de 2021
Fuente :
Universidad Estatal de Michigan
Resumen :
Mientras vivimos y respiramos, los peces de aspecto antiguo conocidos como aleta de arco están guardando secretos genéticos que pueden ayudar a desentrañar la historia evolutiva de la humanidad y comprender mejor su salud.
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HISTORIA COMPLETA

Mientras vivimos y respiramos, los peces de aspecto antiguo conocidos como aleta de arco están guardando secretos genéticos que pueden ayudar a desentrañar la historia evolutiva de la humanidad y comprender mejor su salud.

Los investigadores del estado de Michigan, Ingo Braasch y Andrew Thompson, ahora están decodificando algunos de esos secretos. Liderando un proyecto que incluyó a más de dos docenas de investigadores que abarcan tres continentes, los Spartans han reunido la imagen más completa del genoma de la aleta de arco hasta la fecha.

"Por primera vez, tenemos lo que se llama un ensamblaje del genoma a nivel de cromosoma para la aleta de arco", dijo Braasch, profesor asistente de biología integrativa en la Facultad de Ciencias Naturales. "Si piensa en el genoma como un libro,lo que teníamos en el pasado era como si nos hubieran arrancado todas las páginas en pedazos. Ahora, las hemos vuelto a poner en el libro ".

"Y en orden", agregó Thompson, investigador postdoctoral en el laboratorio de Braasch y primer autor del nuevo informe de investigación, publicado el 30 de agosto en la revista Genética de la naturaleza.

Esta es información realmente importante por algunas razones, dijo el dúo, y comienza con el aleta de arco como lo que Charles Darwin llamó un "fósil viviente". El aleta de arco, o mielga, parece un pez antiguo.

Esto no significa que la aleta de arco no haya evolucionado desde la antigüedad, pero ha evolucionado más lentamente que la mayoría de los peces. Esto significa que la aleta de arco tiene más en común con el último ancestro compartido por peces y humanos, cientos de millones.de años, que, digamos, el pez cebra de hoy.

Los peces cebra, que son los llamados peces teleósteos modernos, son un ejemplo notable porque los científicos los utilizan ampliamente como modelo para probar y desarrollar teorías sobre la salud humana. Tener más información genética sobre el aletapez cebra un modelo mejor.

"Se realizan muchas investigaciones sobre la salud y las enfermedades humanas en organismos modelo, como ratones y peces cebra", dijo Thompson. "Pero una vez que se identifican genes importantes y los elementos que regulan esos genes en el pez cebra, puede ser difícil de encontrarsus equivalentes en humanos. Es más fácil pasar de pez cebra a aleta de arco que a humano ".

Por ejemplo, un gen particularmente interesante es el que se usa en el desarrollo de la vejiga gaseosa del aleta de arco, un órgano que los peces usan para respirar y almacenar aire. Los científicos creen que el último ancestro común compartido por peces y humanos tenía órganos llenos de aire como estosque fueron predecesores evolutivos de los pulmones humanos.

En su nuevo estudio, los investigadores de Spartan pudieron ver que cierto proceso genético en el desarrollo de la vejiga gaseosa de la aleta de arco tenía similitudes sorprendentes con lo que se conoce sobre el desarrollo pulmonar humano. Un proceso similar también está presente en los peces teleósteos modernos, pero se ha oscurecidopor eones de evolución.

"Cuando buscaste los elementos genéticos humanos del desarrollo de este órgano en el pez cebra, no pudiste encontrarlo porque los peces teleósteos tienen tasas de evolución más altas", dijo Thompson. "Está en los peces modernos, pero está oculto a la vista hastalo ves en bowfin y gar. "

El gar es otro pez que respira aire con estado de "fósil viviente" que fue estudiado por Braasch y su equipo. Con los genomas gar y bowfin, el equipo pudo mostrar dónde estaban estos elementos genéticos relacionados con la formación de la vejiga gaseosa y los pulmonesescondidos en los peces teleósteos modernos. Los peces antiguos permiten a los investigadores construir un puente mejor entre los organismos modelo de peces modernos establecidos y la biología humana.

"Usted no quiere basar ese puente en una especie", dijo Braasch, quien agregó que este hallazgo también fortalece las implicaciones para la historia evolutiva. "Esta es otra pieza del rompecabezas que sugiere que el ancestro común de los peces y los humanos teníaun órgano lleno de aire y lo usó para respirar en la superficie del agua, bastante similar a lo que se ve en bowfin y gar. "

Aunque estos hallazgos tienen conocimientos que son pertinentes para toda la humanidad, los espartanos pueden sentir una afinidad especial por la aleta de arco. Para empezar, los peces machos cambian sus aletas y gargantas de un tono verde brillante durante la temporada de desove. Además, el famoso biólogo William Ballarddel Dartmouth College estudió el desarrollo del aleta de arco desde huevos hasta larvas de peces en la estación biológica WK Kellogg del estado de Michigan durante la década de 1980. Esto fue lo que llamó su "Odisea de peces extraños", y el equipo de Braasch ahora usa su trabajo para guiar sus análisis genómicos del desarrollo del aleta de arco.

Los Bowfins son nativos de Michigan. Ahora podrían estar en el río Red Cedar en el campus de la MSU, según Thompson, pero también pueden ser bastante esquivos y, a veces, muy agresivos. Esto hizo que las colaboraciones fueran esenciales para la obtención de especímenes. Con colegas deNicholls State University en Louisiana, el equipo capturó bowfins para la secuenciación del genoma. Amy McCune, colaboradora y profesora de la Universidad de Cornell, sabía dónde encontrar huevos de bowfin en el norte del estado de Nueva York y tenía un estudiante de posgrado dotado para obtener estas muestras únicas para investigar el desarrollo del bowfin..

Los Spartans también tenían conexiones en otras universidades e instituciones con expertos en biología de aleta de arco, evolución de cromosomas y más. En total, el equipo incluía investigadores de seis estados, así como de Francia, Japón y Suiza. De regreso en East Lansing, los estudiantes de posgrado MauricioLosilla y Olivia Fitch, el tecnólogo de investigación Brett Racicot, y Kevin Childs, director de la instalación MSU Genomics Core, también contribuyeron al estudio, que viene con un giro interesante al final.

Casi todas las criaturas vertebradas que desarrollan pares de extremidades o aletas comparten un gen común.

"Los humanos lo usan, los ratones lo usan. Todos los peces que se han estudiado hasta ahora lo usan", dijo Braasch. "La ingenua expectativa sería que los aletas de arco también lo hagan".

Pero eso no es lo que encontró el equipo. El bowfin, el "fósil viviente", ha desarrollado una forma diferente de hacer crecer sus pares de aletas.

"Por la razón que sea, cambió su programación genética. Incluso los 'fósiles vivientes' siguen evolucionando. No están congelados en el tiempo", dijo Braasch. "Es una especie de advertencia de que no debemos dar estas cosas por sentado.. Tienes que mirar rasgo por rasgo, gen por gen y en muchas especies diferentes para pintar el cuadro completo ".


Fuente de la historia :

Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Michigan . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.


Referencia de la revista :

  1. Andrew W. Thompson, M. Brent Hawkins, Elise Parey, Dustin J. Wcisel, Tatsuya Ota, Kazuhiko Kawasaki, Emily Funk, Mauricio Losilla, Olivia E. Fitch, Qiaowei Pan, Romain Feron, Alexandra Louis, Jérôme Montfort, MarineMilhes, Brett L. Racicot, Kevin L. Childs, Quenton Fontenot, Allyse Ferrara, Solomon R. David, Amy R. McCune, Alex Dornburg, Jeffrey A. Yoder, Yann Guiguen, Hugues Roest Crollius, Camille Berthelot, Matthew P. Harris, Ingo Braasch. El genoma de aleta arqueada ilumina la evolución del desarrollo de los peces con aletas radiadas . Genética de la naturaleza , 2021; DOI: 10.1038 / s41588-021-00914-y

cite esta página :

Universidad Estatal de Michigan. "Aprendiendo de un 'fósil viviente'." ScienceDaily. ScienceDaily, 30 de agosto de 2021. .
Universidad Estatal de Michigan. 2021, 30 de agosto. Aprendiendo de un 'fósil viviente'. ScienceDaily . Consultado el 30 de agosto de 2021 en www.science-things.com/releases/2021/08/210830140300.htm
Michigan State University. "Learning from a 'living fossil'." ScienceDaily. Www.science-things.com/releases/2021/08/210830140300.htm consultado el 30 de agosto de 2021.

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