Un equipo de biólogos evolutivos de la Universidad de Konstanz, encabezado por el Prof. Dr. Axel Meyer, descubre la base genética para la evolución repetida de los patrones de color. Los hallazgos sobre las rayas de las especies especialmente diversas de peces cíclidos de África Orientalexplica cómo la evolución puede repetirse a una velocidad récord. El estudio se publica en ciencia revista el 26 de octubre.
¿Por qué la evolución se repite? ¿Qué sucede genéticamente durante estas repeticiones? ¿El mismo u otros genes y mecanismos producen organismos que se parecen? El profesor Axel Meyer y su equipo de la Universidad de Konstanz se han acercado a responder esta pregunta tan antigua comoes importante. La respuesta es bastante sorprendente. Estudiaron un patrón de color especial que es omnipresente entre todo tipo de animales: rayas horizontales. Los investigadores pudieron identificar la base de la evolución repetida de estas rayas con métodos modernos en genómica y molecularbiología y los verificó con un pez mutante CRISPR-Cas que agregó una raya.
Se pueden encontrar más de 1200 tipos de cíclidos coloridos en los grandes lagos africanos Malawi, Victoria y Tanganjika. No solo son muy diversos en colores, sino que también tienen numerosos patrones de color como rayas horizontales o verticales ". Pero eso no es todo"explica Axel Meyer," los cíclidos son excelentes ejemplos de evolución. Son extremadamente diversos en términos de comportamiento social, forma del cuerpo, patrón de color y muchos otros aspectos biológicos, pero al mismo tiempo ciertas características evolucionaron repetidamente de forma independiente en los diferentes lagos ".Este principio de evolución repetida, los biólogos lo llaman evolución convergente, hace que los cíclidos sean el objetivo perfecto para estudiar la base genética de este fenómeno.Si han surgido colores y formas corporales similares en varias líneas evolutivas independientemente entre sí, esto significa que la evolución reaccionó acondiciones ambientales similares de la misma manera. La pregunta ahora es: cuando la evolución se repite, ¿cómo funciona esto genéticamente?
¿Qué gen y qué mecanismo genético son responsables de las rayas de los cíclidos que van y vienen ahora se ha reconstruido en el laboratorio a través de análisis genómicos, cría y experimentos, incluyendo CRISPR-Cas como "tijeras de genes". Dr. Claudius Kratochwil, carrera tempranainvestigador en el equipo del profesor Meyers y primer autor del estudio en ciencia , explica: "En los experimentos de reproducción podemos determinar exactamente en cuál de los 22 cromosomas, incluso en qué área del cromosoma del pez, se encuentra la instrucción genética para las rayas". El gen relevante en esta parte del cromosoma se llama agrp2Este "gen de rayas", su origen y distribución en otros lagos africanos se describió en estudios moleculares comparativos. Desde un punto de vista evolutivo, las rayas de los cíclidos son bastante inestables. En el transcurso de unos pocos millones de años, se han perdidoy resurgió en los lagos africanos muchas veces. Como estas especies con y sin rayas son tan jóvenes, pueden cruzarse en acuarios. Criar y examinar los cíclidos con y sin rayas en el laboratorio muestra que todos los cíclidos llevan el"gen de rayas", pero los interruptores elementos reguladores de este gen difieren ". Este interruptor genético hace que el gen en especies sin rayas se active más. Como resultado, se produce una gran cantidad de proteínas. El" gen de rayas "agrp2funciona como un "inhibidor de franjas": si la producción de genes es alta, las franjas serán suprimidas, si la producción es baja, permanecerán.Los investigadores pudieron demostrar esto utilizando métodos genéticos modernos."Si usamos CRISPR-Cas para eliminar el gen del genoma de una especie sin rayas", explica Kratochwil, "incluso un pez" sin rayas "desarrollará rayas repentinamente, como lo demostramos con un pez mutante CRISPR-Cas. Esto demuestraque el gen de las rayas es el factor genético decisivo "
Los últimos hallazgos sobre este mecanismo genético, la activación o desactivación de las rayas por el "gen de las rayas", se publicaron en la edición actual de ciencia revista. Curiosamente, el gen agrp2 del cíclido es una copia del gen agouti en los mamíferos, que es responsable de los diferentes colores del pelaje de los gatos, perros, caballos y pajaritos rayados ". El mundo de los animales podría ser mucho menos colorido sinla familia del gen agouti ", refleja Claudius Kratochwil. El mecanismo del" gen de las rayas "en los cíclidos claramente hace posible la evolución repetida en el menor tiempo posible, relativamente hablando. Si las características se pierden durante la evolución, por lo general esta pérdida es para siempre, como el belgaEl paleontólogo Louis Dollo ya se dio cuenta exactamente hace 125 años, y escribió sus conclusiones en la "Ley de Muñecas" en 1893. El aspecto especial del gen de rayas agrp2 es que hace posible la evolución repetida de una característica de manera simple. Si un cíclido pierdesus rayas no significan que nunca regresarán o viceversa. Estos estudios de biología molecular también muestran que las reglas paleontológicas y las reglas evolutivas deben cuestionarse una vezen.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Constanza . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :