Durante la última glaciación, un enorme escudo de hielo llegó a la región de Berlín de hoy. Cuando comenzó a derretirse hace unos 20,000 años, permitió una recolonización gradual de las latitudes del norte por muchas especies de plantas y animales.A menudo, tomaron diferentes rutas de colonización alrededor de las cadenas montañosas, por ejemplo, los Cárpatos, con resultados sorprendentes para un tipo especial de reunificación que, por ejemplo, ocurre en Polonia: en la región del río Vístula, dos especies evolutivamente jóvenesde ranas arbóreas se encuentran.
El apareamiento de ranas arbóreas europeas Hyla arborea y orientales Hyla orientalis en las tierras bajas de Polonia da como resultado ranas híbridas que transportan cromosomas sexuales de ambas especies. Presumiblemente, se reproducen con menos éxito, es decir, están menos en forma que sus especies ancestralesEsto ha sido encontrado por el Dr. Matthias Stöck, miembro de la Fundación de Ciencia Alemana DFG del Instituto Leibniz de Ecología de Agua Dulce y Pesca Continental IGB de Heisenberg, por medio de métodos genéticos de población.investiga el contacto de las dos especies de ranas arbóreas en el Vístula. Para el Dr. Christophe Dufresnes de la Universidad de Lausana, primer autor del estudio común recién publicado en Scientific Reports, esto "sugiere que los cromosomas sexuales indiferenciados en estas ranas arbóreas contribuyen mása la evolución de nuevas especies que otras, cromosomas normales ".
"Hemos hecho grandes esfuerzos y pasamos muchas noches en el campo para cubrir grandes partes de Polonia al tomar muestras de saliva de las dos especies de ranas arbóreas para análisis genéticos", dijo Tomasz Majtyka, de la Universidad de Wroclaw e igual primer autor del estudio.
El investigador de anfibios Matthias Stöck se refiere al hecho de que el flujo de genes entre estas dos especies jóvenes de ranas arbóreas no se interrumpe por completo, lo cual es típico de tales especies jóvenes. "El intercambio de genes es el menor entre los cromosomas sexuales en cruces entre especies,"Los cromosomas sexuales 'colaboran' lo peor con los otros cromosomas de las especies extrañas", dice. En cierta etapa de su evolución, estas especies han cruzado un "punto de no retorno" en el que ya no podían fusionarse completamente con elotras especies. De hecho, este punto parece haber pasado ya en las ranas arbóreas en Polonia, sus cromosomas sexuales ya no se pueden mezclar fácilmente. Más adelante, ya no habrá flujo de genes ". En las especies de rana arbórea estudiadaspara nosotros, es sorprendente que el apareamiento y las hibridaciones parezcan ocurrir principalmente en las tierras bajas de Polonia ", dice Stöck," mientras que rara vez lo hacen en Grecia, donde estas dos especies también se encuentran; sin embargo, presumiblemente ya que claramenteperíodos más largos de tiempo ". Allí, se ha encontrado descendencia mucho menos común entre Hyla arborea y Hyla orientalis.
Hasta 2008, la comunidad investigadora asumió que estas dos especies de ranas arbóreas representaban una sola. En ese momento, Stöck y sus colegas investigaron las ranas utilizando métodos moleculares y encontraron diferencias que justifican considerarlas especies distintas, que se separan comoalrededor de 5 millones de años. Después de la edad de hielo, la rana arbórea europea Hyla arborea llegó a Europa central y occidental a través del valle del Danubio. Al este del Vístula, en Polonia y Ucrania, se encuentra la otra especie, Hyla orientalis, que tienese extendió hacia el norte desde el norte de Turquía y Asia Menor alrededor del Mar Negro y luego colonizó al este alrededor del Arco de los Cárpatos. Los antiguos taxonomistas suponían que podían ser especies o subespecies diferentes. Por lo tanto, un antiguo nombre científico estaba disponible para la "rana arbórea oriental"y podría ser" reactivado "por Stöck. Dado que, Hyla orientalis, ha vuelto al mundo científico. Ambas especies son difíciles de distinguir externamente, son las llamadas" especies crípticas ".
En las tierras bajas de Polonia, ambas especies se conocieron hace menos de 14,000 años; desde un punto de vista evolutivo, un contacto muy joven.
Pero, ¿cómo evolucionan las nuevas especies? Esta es una de las grandes preguntas de la biología evolutiva. "Como investigador de anfibios, me gustaría saber cuánto tiempo tarda en aparecer ranas y sapos una nueva especie por aislamiento geográfico ylo que constituye su identidad genética, hablamos de su 'aislamiento reproductivo' ", dice Stöck.
En el caso de las ranas arbóreas, los científicos tuvieron la suerte de encontrar tales zonas híbridas naturales. Los Cárpatos forman una frontera perfecta entre Hyla arborea y Hyla orientalis que luego se unen nuevamente al norte de las montañas, en las tierras bajas de Polonia.Cuando las poblaciones se separan alopatría durante largos períodos de tiempo, acumulan adaptaciones a sus entornos y mutaciones aleatorias. También es importante la deriva genética que implica procesos aleatorios en el nivel de la población. Ambos grupos se desarrollan de manera diferente, especialmente si solo unos pocos individuos sobreviven enuna población, proceda a través de un "cuello de botella genético", de manera similar a como sucedió una vez en partes de la humanidad moderna, que presenta la descendencia de relativamente pocos individuos ancestrales.
En el laboratorio, estos procesos son difíciles de modelar. Las ranas que se pueden cruzar en un terrario tal vez no lo hagan en la naturaleza y viceversa. "En las zonas híbridas naturales, encontramos complejos de especies naturales y podemos examinar su constitución genética,"dice Stöck." Estimamos que Hyla arborea y Hyla orientalis han estado separadas durante aproximadamente 5 millones de años ".
Durante la edad de hielo, Hyla arborea hibernó en las latitudes del sur, por ejemplo en Grecia y en el Mediterráneo y Hyla orientalis alrededor del Mar Negro. Después de la última glaciación, las dos especies se han extendido hacia el norte y finalmente se encontraron en elregión del río Vístula. El conocimiento popular sobre los cromosomas sexuales generalmente considera la situación en los mamíferos, en los cuales los cromosomas sexuales se distinguen fácilmente bajo el microscopio. El cromosoma Y masculino en humanos es muy pequeño en comparación con el cromosoma X. Estas relaciones sexuales heteromórficaslos cromosomas, es decir, los cromosomas sexuales distinguibles morfológicamente, ya no se recombinan principalmente durante la reproducción. Se supone que esta falta de recombinación ha llevado a la degeneración del mamífero Y.
Sin embargo, en peces y anfibios, varios cromosomas pueden entrar en el papel de un cromosoma sexual o pueden perderlo nuevamente durante la evolución. Como resultado, estos cromosomas sexuales básicamente no tienen tiempo para degenerarse como en los mamíferos. La determinación del sexo en general puede serpensado como una cascada de determinación del sexo. "En la parte superior, hay un 'gen maestro' que decide si una rana se convierte en macho o hembra", dice Stöck. Este gen luego 'conecta' las redes de genes que forman el machoo el fenotipo femenino. Algunos genes que forman los óvulos o la producción de esperma parecen sorprendentemente conservados. Sin embargo, se encuentra una fuerte variación en la parte superior de la cascada, lo que significa que existen diferentes genes maestros y también varía en qué cromosoma de anfibios es el gen maestrosituado.
En los cromosomas sexuales de la rana arbórea, podemos observar la "evolución en acción", dice Stöck. De esta forma, él y sus colegas pueden mirar directamente al "laboratorio de la evolución".
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Materiales proporcionado por Forschungsverbund Berlin eV FVB . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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