Describen cómo evolucionaron las rayas para desarrollar aletas en forma de alas
El baile de una raya en el fondo del océano es elegante: sus enormes aletas frontales se agitan como alas mientras se desliza bajo la arena, su causa genética ha sido el objeto del estudio desarrollado por investigadores del CSIC en el Centro Andaluz de Biología del Desarrollo (CABD), en Sevilla, y en el Instituto de Investigación Biomédica de Barcelona (IRBB).
Los resultados publicados en la revista Nature confirman que las alteraciones de las estructuras tridimensionales que forma el ADN, al plegarse sobre sí mismo, conocidas como dominios topológicamente asociados (TAD, por sus siglas en inglés), determinan los genes que se activan y desactivan en un momento determinado de la evolución.
Los investigadores señalaron que los cambios genómicos que alteran los TAD pueden ser un motor de evolución. Hasta hace poco, el estudio del genoma se centraba principalmente en las regiones codificantes, es decir, en aquellas partes que contienen los genes que dan lugar a las proteínas.
En este sentido, el fallecido investigador del CABD, José Luis Gómez-Skarmeta, figura esencial en la genómica evolutiva, reunió a científicos de todo el mundo para estudiar la evolución de la raya. Su interés era investigar cómo los genomas evolucionan estructural y funcionalmente para promover la aparición de nuevos rasgos.
Aquel momento fue crucial para el campo de la genómica evolutiva. Los científicos obtuvieron una visión completamente nueva, sobre cómo el ADN de cada célula, que llega a medir hasta dos metros, se pliega en un núcleo celular de sólo 0,005 centímetros de diámetro.
Estos nuevos estudios demostraron que el empaquetamiento del ADN en el núcleo, está lejos de ser aleatorio, si no que se organiza en estructuras 3D llamadas TADs, que contienen genes y sus secuencias reguladoras.
El genetista del Centro Max Delbrück de Medicina Molecular y uno de los autores principales del estudio, Darío Lupiáñez, explicó que hace más de 450 millones de años, el genoma de un pez primitivo, se duplicó dos veces y es que “la expansión del material genético impulsó la rápida evolución de más de 60 mil vertebrados, incluidos los humanos. Uno de nuestros parientes vertebrados más lejanos son las rayas, unos organismos muy relevantes para comprender la evolución de los rasgos que nos hicieron humanos, como las extremidades”.
Para ello, los investigadores estudiaron un tipo de raya (Leucoraja erinacea) que, debido a la similitud de esta especie con los vertebrados ancestrales, “permite comparar sus características con las de otras especies, para determinar qué es novedoso y qué es ancestral durante la evolución”, explicó la bióloga del CABD Christina Paliou, y una de las primeras autoras.
Para superar esta dificultad, los científicos utilizaron tecnología de secuenciación de lectura larga, junto con los datos de Hi-C, para ensamblar las piezas del ADN como un rompecabezas y asignar las secuencias desordenadas a los cromosomas de la raya. Con esta nueva referencia, reconstruir la estructura 3D de los TAD, resultó finalmente posible.
Con este nuevo genoma pudieron establecer comparaciones con los genomas de los parientes más cercanos, los tiburones, para así identificar TADs alterados durante la evolución de las rayas. Estos TAD alterados incluían genes de la vía Wnt/PCP, que es importante para el desarrollo de las aletas. También identificaron una variación específica en una secuencia no codificante cerca de los genes Hox, que también regulan el desarrollo de las aletas.
“Esta secuencia específica puede activar varios genes Hox en la parte frontal de las aletas de la raya, lo que no sucede en otros peces o animales tetrápodos”, señala Paliou. Posteriormente, los científicos realizaron experimentos funcionales que confirmaron que estos cambios moleculares contribuyeron a la evolución de la característica forma de la aleta de las rayas.
Fuente: SINC
VTV/EL/LL
