El antiguo genoma de los cocodrilos. Por Daniela Vergara

El año pasado la revista Science dedicó una edición especial a uno de los parientes vivientes de los dinosaurios, las aves. La edición incluye ocho artículos que exploran el genoma de 48 especies de aves, su interrelación, y comparación de sus genomas. Esta edición también incluye artículos sobre evolución de caracteres complejos como el canto, del cual se encontró convergencia con el habla humana; evolución de cromosomas sexuales; pérdida de los dientes; y, el estudio genómico de los parientes existentes de las aves: los cocodrilos.

Porqué aves? Las aves son uno de los grandes grupos de la clase vertebrata (columna vertebral) con una enorme diversidad, que llena gran cantidad de nichos ecológicos (varios ambientes). Pero además, son uno de los grupos existentes más cercanos a los dinosaurios junto con los cocodrilos. Para caracterizarlas y conocer su relación con los dinosaurios, una comparación con otras especies es extremadamente útil, principalmente especies relacionadas. Por esta razón, Green et al. (2014) realizaron una comparación del genoma de los otros parientes existentes de los dinosaurios: los cocodrilos.

Para establecer la diversidad de Archosauria – cocodrilos, dinosaurios y aves- Green y colegas recolectaron ADN de tres especies de cocodrilos: el caimán americano (American alligator), el cocodrilo de agua salada (saltwater crocodile) y el gavial de Ganges (Indian gharial) (Figura 1; orden cocodrilos). Del grupo Archosauria, los únicos miembros vivientes son los cocodrilos y las aves, por lo cual respectivamente, son los parientes más cercanos. En otras palabras, los cocodrilos y las aves son más cercanos el uno del otro que cualquiera de ellos con otros reptiles como los lagartos, tortugas o culebras. Entonces de pronto podríamos llamar, a los cocodrilos aves sin plumas, o a las aves, cocodrilos voladores!

los tres

Figura 1. Izquierda caimán americano (Alligator mississippiensis). Centro cocodrilo de agua salada (Crocodylus porosus). Derecha gavial de Ganges (Gavialis gangeticus).

Las aves y los cocodrilos comparten un ancestro común que vivió hace más de 240 millones de años, aproximadamente época en que los primeros mamíferos aparecieron en la tierra. Los cocodrilos, por su parte, comparten un ancestro común que vivió hace 100 millones de años, aproximadamente época en que aparecieron los mamíferos placentarios, y cuando ocurrió la división entre las plantas con flores monocotiledóneas y dicotiledóneas.

Pese a que los cocodrilos han habitado la tierra durante todo este tiempo, su genoma ha cambiado muy lentamente. Como comparación, Green y colaboradores mencionan que aunque los humanos y los macacos compartimos el 93% de nuestros genomas como lo hacen los caimanes y los cocodrilos, nuestro ancestro común con los macacos vivió hace aproximadamente 23 millones de años, mientras que el ancestro entre caimanes y cocodrilos vivió hace aproximadamente 100 millones de años. Esto quiere decir que nuestro genoma y el del macaco han cambiado la misma proporción que el genoma del caimán y del cocodrilo, en solo un cuarto del tiempo.

Green y colaboradores llegaron a estas importantes conclusiones comparando en los cocodrilos regiones de sus genomas que evolucionan a diferentes tasas. Estas regiones son: regiones ultra-conservadas que cambian muy lentamente; elementos móviles (transposones) que cambian rápidamente; y los sitios 4D que muestran una tasa de cambio neutral. Estas últimas evolucionan por una fuerza aleatoria llamada deriva genética (referirse a este escrito) o por mutaciones, mas no por selección natural (referirse a este escrito).

El análisis de las regiones ultra-conservadas de cambio lento, corroboró estudios anteriores que afirmaban que los cocodrilos y las aves son grupos hermanos. Así mismo, se reafirmó la existencia del grupo Archosauria y que las tortugas son su grupo hermano.

La examinación de las regiones 4D de cambio neutral, evidenció que los Archosauria (aves y cocodrilos) y las tortugas, comparten un ancestro común – son monofiléticos- y pertenecen a un grupo diferente al de los lagartos.

Finalmente, la exploración de los elementos móviles, demostró que estos transposones que generalmente cambian rápidamente, evolucionan muy lentamente en los cocodrilos, ratificando la lenta evolución de su genoma.

Además, Green et al. llegaron a dos resultados muy interesantes. El primero es el ensamblaje de un boceto del genoma del ancestro común archosaurio. En otras palabras, reconstruyeron el genoma de un organismo que vivió hace 300 millones de años con una precisión del 91%, haciendo uso del genoma de aves y cocodrilos. El segundo punto interesante en este artículo es que el tamaño efectivo de la población (donde el número de individuos representa la cantidad de variación genética) de cocodrilos ha variado en el tiempo, evidenciando una reducción durante los ciclos glaciales del Pleistoceno (2.5 millones -11,700 años).

A veces los organismos necesitan cambiar para adaptarse a las condiciones ambientales, pero los cocodrilos se han adaptado por millones y millones de años sin necesidad de cambio. Debido a este lento proceso en los cocodrilos y a la posibilidad de que los cocodrilos actuales reflejen a esos que vivieron hace 50 millones de años, me pregunto, si pudiéramos viajar a través del tiempo, ¿podría un caimán actual aparearse exitosamente con un caimán del pasado?

Referencias:

Green, R. E., Braun, E. L., Armstrong, J., Earl, D., Nguyen, N., Hickey, G., et al. (2014) Three crocodilian genomes reveal ancestral patterns of evolution among archosaurs. Science, 346, 1254449.

Foto de Caimán Americano: “American Alligator” by Postdlf from w. Licensed under CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons – http://commons.wikimedia.org/wiki/File:American_Alligator.jpg#mediaviewer/File:American_Alligator.jpg

Foto de cocodrilo de agua salada: “SaltwaterCrocodile(‘Maximo’)” by Obtained from Molly Ebersold of the St. Augustine Alligator Farm – http://www.fhwa.dot.gov/byways/photos/53733. Licensed under Public Domain via Wikimedia Commons – http://commons.wikimedia.org/wiki/File:SaltwaterCrocodile(%27Maximo%27).jpg#mediaviewer/File:SaltwaterCrocodile(%27Maximo%27).jpg

Foto de cocodrilo de gavial de Ganges: “Gharial san diego” by Bo Link from Knoxville, TN, USA – Gharial – San Diego Zoo 1. Licensed under CC BY 2.0 via Wikimedia Commons – http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gharial_san_diego.jpg#mediaviewer/File:Gharial_san_diego.jpg

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