18 diciembre 2008

Descubiertos dos genes de especiación

de NeoFronteras de

Un estudio genético en ratones y moscas de la fruta proporciona pistas sobre los mecanismos de especiación. Han identificado dos genes, cada uno perteneciente a un tipo de esos organismos, que detiene la reproducción híbrida entre seres de distinta subespecia, evitando así la “involución” hacia una sola especie.

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Drosophila melanogaster o mosca de la fruta. Foto: Eye of science

El proceso de especiación es de las cosas más difíciles de ver. Suponiendo que un grupo de individuos tenga una característica que les dote de mayor éxito reproductor y susceptible de que les permita ser una nueva especie, ¿cómo evitan cruzarse con otros seres que no la tengan y que esta característica se diluya? Si se produce una disolución de ese tipo difícilmente podrán surgir especies nuevas.
Una de las posibles maneras en las que la especiación se ve facilitada es por la geografía. Los accidentes geográficos pueden separar poblaciones y así cada población seguirá una rumbo evolutivo diferentes. Un caso paradigmático fue el istmo de Panamá. Las dos Américas estaba separadas en el pasado y la fauna era distinta en cada continente por haber seguido historias evolutivas distintas, una vez creado el istmo hace tres millones de años la fauna se homogeneizó porque los seres podía emigrar a otros lugares. Algunas de las especies desaparecieron al no poder competir frente a los invasores. Todo lo contrario a lo que les pasó al Pacífico y al Atlántico, antes conectados, se incomunicaron y las especies que contenían siguieron rumbos diferentes.
Pero una vez que dos poblaciones han seguido rumbos evolutivos separados durante un tiempo ya es difícil el cruce entre individuos de distinta población, aunque se parezcan ente sí y tengan acceso físico. ¿Por qué? ¿Qué hace que exista una suerte de “flecha evolutiva”, una dirección privilegiada?
En general identificamos una especie como un grupo de organismos capaces de reproducirse entre ellos y tener una descendencia fértil. Un burro y una yegua pueden dar lugar a un mulo, pero éste no es fértil. En otros casos los híbridos no sobreviven o su feto no se desarrolla. Otras veces el cruce entre subespecies da lugar a una descendencia, pero ésta tiene una fertilidad limitada que finalmente les impide prosperar.
Debe de haber genes que bloquean la reproducción cruzada para así no producir híbridos o que éstos sean poco competitivos. Estos genes constituirían fuerzas genéticas que dirigirían la especiación. Sin embargo, hasta la fecha sólo se han identificado 10 de estos genes.
Ahora Jiri Forejt y sus colaboradores de la Academia de Ciencias de Praga han identificado uno de estos genes de la especiación en dos subespecies de ratones, siendo el primero que se identifica en los mamíferos. Una tarea que este investigador califica de haber sido un “terrible trabajo”.
Gracias a los datos sobre el genoma de este animal y realizando un extenso trabajo de cruce pudo identificar que la presencia del gen Prdm9 hacía que los híbridos no fueran fértiles.
Este gen codifica una proteína que silencia otros genes, confirmándose así las sospechas de que los cambios epigenéticos son importantes en la especiación.
Nitin Phadnis, del Fred Hutchinson Cancer Research Center y H. Allen Orr de Rochester University en Nueva York han hecho un trabajo similar con moscas de la fruta.
Según ellos el problema con este tipo de investigación es que para hacer genética tienes que crear un híbrido y debido a lo que se quiere investigar (las dificultades genéticas que tratan de impedirlo) es precisamente muy difícil de obtener.
En este caso usaron dos subespecies de Drosophila para producir híbridos cuyos machos son estériles la mayor parte de su vida, pero recuperan la fertilidad al final de sus días produciendo una descendencia constituida sólo por hembras.
La existencia de estos híbridos sugiere, según los autores, una distorsión segregada (segregation distorters) que pueda dar lugar a la especiación y consistente en un gen que provoque que los cromosomas lo pasen más frecuentemente a la descendencia, en este caso mediante el control de la progenie.
Debido a que este sistema puede dar lugar a una carrera de armamentos que intente evitar esta distorsión debe de evolucionar rápidamente.
Aunque se ha propuesto que la evolución rápida de genes “tramposos” y sus represores puede causar una divergencia funcional entre poblaciones que resulte en especiación, hasta ahora las pruebas al respecto escaseaban.
Estos investigadores lograron probar que un solo gen provocaba la esterilidad y la distorsión por segregación.
Según Phadmis su trabajo muestra que la especiación puede ocurrir no sólo por adaptación al ambiente externo, sino además por adaptación al ambiente genético interno.
Debido a que hay pocos genes de especiación identificados a nivel secuencial, añadir uno más a la lista es muy excitante, según Butlin.
Ambos artículos han sido publicados en Science y podrían allanar el camino al descubrimiento de más genes de especiación en otras especies.
Algunos expertos se preguntan si alguna clase de genes de especiación es particularmente más importantes que la otra, si los de segregación o los epigenéticos. Lo que es sorprendente de estos genes de especiación es que se ha identificado un batiburrillo de distintas clases de genes que operan de manera diferente, por lo que algunos especialistas creen que habrá que identificar muchos de estos genes antes de poder averiguar la tendencia general.
Conforme se publiquen más genomas este tipo de investigaciones serán más fáciles de realizar y es de esperar que en el futuro se obtengan más resultados.

Fuentes y referencias:
Noticia en Nature (de pago).
Artículo original 1 (resumen).
Artículo original 2 (resumen).
La selección natural dirige la especiación.
Nuevo tipo de especiación.
Especiación por hibridación.
La especiación decrece en el tiempo.
La selección natural acelera la especiación.

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