Los animales se reproducen de dos maneras distintas: poniendo huevos o naciendo vivos. Al estudiar una transición evolutivamente reciente de la puesta de huevos a la vida en un caracol marino, la investigación colaborativa del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria (ISTA), la Universidad de Sheffield y la Universidad de Gotemburgo ha arrojado nueva luz sobre la genética. cambios que permiten a los organismos hacer el cambio. Los resultados fueron publicados en Ciencia.
El huevo fue lo primero. La puesta de huevos surgió en lo profundo del tiempo evolutivo, mucho antes de que los animales llegaran a la tierra. A lo largo de la evolución, ha habido muchas transiciones independientes hacia la producción de vida en todo el reino animal, incluidos insectos, peces, reptiles y mamíferos. Sin embargo, estos ejemplos nos han enseñado muy poco sobre la cantidad de cambios genéticos necesarios para pasar de óvulos a crías vivas.
Ahora, un equipo internacional de investigadores dirigido por el postdoctorado de ISTA, Sean Stankowski, ha utilizado un humilde caracol marino para revelar los cambios genéticos que sustentan la transición a la vida. La principal ventaja de investigar este fenómeno en los caracoles marinos es que en estos organismos la capacidad de vivir evolucionó en los últimos 100.000 años, en un abrir y cerrar de ojos en términos evolutivos. Por lo tanto, estos caracoles marinos podrían brindar una oportunidad única de revelar la base genética de la vida. «Casi todos los mamíferos dan a luz a seres vivos, y esta función acompaña su evolución desde hace unos 140 millones de años. Sin embargo, en este estudio podemos investigar cómo la vida evolucionó de forma totalmente independiente y mucho más recientemente en los caracoles marinos», afirma Stankowski. . El hallazgo central del equipo: el cambio a la vida es causado por alrededor de 50 cambios genéticos que se encuentran dispersos por todo el genoma del caracol.
Una especie, más de cien nombres
El caracol marino costero Littorina saxatilis es la criatura más mal identificada en el mundo, informó The Guardian en 2015. A lo largo de siglos, los científicos lo han descrito como una nueva especie o subespecie más de cien veces, a pesar de que se encuentra comúnmente en las costas del Atlántico norte. . Toda esta confusión debe haber surgido de las numerosas variaciones de caparazones y hábitats de esta especie. Además de esto, L. saxatilis tiene un modo reproductivo único: ha evolucionado para vivir, mientras que los caracoles marinos relacionados que comparten su hábitat ponen huevos. «Los científicos han estudiado principalmente la variación del caparazón dentro de L. saxatilis más que lo que diferencia a la especie de sus parientes que ponen huevos. La realidad es que esta especie de caracol es la extraña en lo que respecta a su estrategia de reproducción», dice Stankowski.
Perdiendo el óvulo, paso a paso
Un momento revelador fue cuando Stankowski infirió el árbol filogenético, o «árbol genealógico» evolutivo, de L. saxatilis y otras especies relacionadas de Littorina que ponen huevos, utilizando secuencias de todo el genoma. Demostró que, aunque la capacidad de vivir es el único rasgo que distingue a L. saxatilis de sus parientes que ponen huevos, L. saxatilis no parecía formar un solo grupo evolutivo. Fue este desajuste entre la estrategia reproductiva y la ascendencia lo que finalmente permitió a Stankowski y sus colaboradores desenredar la base genética de la vida de otros cambios genéticos en todo el genoma del caracol. «Pudimos identificar 50 regiones genómicas que juntas parecen determinar si los individuos ponen huevos o dan a luz crías vivas», dice Stankowski. «No sabemos exactamente qué hace cada región, pero pudimos vincular muchas de ellas con diferencias reproductivas al comparar patrones de expresión genética en caracoles que ponen huevos y caracoles que viven». En general, los resultados sugieren que la existencia de seres vivos evolucionó gradualmente mediante la acumulación de muchas mutaciones que surgieron durante los últimos 100.000 años.
Los costos y beneficios de tener vida.
La investigación muestra que el cambio a la vida permitió que los caracoles se extendieran a nuevas áreas y hábitats donde las ponedoras de huevos no pueden sobrevivir ni reproducirse. Pero los beneficios precisos de la vida de estos caracoles siguen siendo un misterio. «No lo sabemos con certeza, pero la transición de la puesta de huevos a la reproducción puede haber surgido por selección natural que favoreció un mayor tiempo de retención de los huevos, con los huevos eventualmente eclosionando dentro de la madre. Especulamos que los huevos podrían haber sido más susceptibles a la desecación, al daño físico y a los depredadores», dice Stankowski. En los portadores vivos, las crías están protegidas de los elementos hasta que puedan valerse por sí mismas, añade. Pero al resolver un problema, la supervivencia ciertamente habría creado otros. «Es casi seguro que la inversión adicional en la descendencia habría impuesto nuevas exigencias a la anatomía, la fisiología y el sistema inmunológico de los caracoles. Es probable que muchas de las regiones genómicas que identificamos estén involucradas en la respuesta a este tipo de desafíos».
Mapeo de la función de cada gen.
Aunque el trabajo arroja nueva luz sobre la transición de óvulos a crías vivas, quedan muchas preguntas por responder. «De hecho, la mayoría de las innovaciones genéticas son muy antiguas y están enredadas en una escala evolutiva, lo que dificulta el estudio de su origen», afirma Stankowski. «Estos caracoles nos han permitido hacer exactamente eso, pero sólo hemos comenzado a arañar la superficie de lo que pueden enseñarnos sobre los orígenes de la novedad». Como siguiente paso, los investigadores quieren mapear la función de cada mutación. «Nuestro objetivo es comprender paso a paso cómo cada cambio genético moldeó la forma y el funcionamiento de los caracoles en su camino hacia la vida», concluye Stankowski.
