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| El pez pulmonado sudamericano (Lepidosiren paradoxa) posee el genoma más grande conocido del reino animal, con 91 mil millones de pares de bases de ADN. Foto de Katherine Seghers, Universidad Estatal de Luisiana. |
Los científicos han secuenciado los 91.000 millones
de pares de bases del genoma del pez pulmonado sudamericano, un tamaño récord que
revela información valiosa sobre la evolución de los vertebrados.
En un estudio publicado la semana pasada
en la revista Nature, se ha dado
a conocer que el genoma del pez pulmonado sudamericano (Lepidosiren paradoxa),
cuyo ADN está compuesto por una secuencia de 91 mil millones de pares de bases,
posee el genoma más grande conocido del reino animal, aunque todavía muy por
debajo del genoma más grande de todos los organismos, el
del helecho Tmesipteris oblalanceolata.
El ADN no es más que un manual de
instrucciones para fabricar un ser vivo. Una molécula de ADN —como seguramente
recordará el lector de innumerables programas de televisión, si no de las
clases de biología en la escuela— está constituida por dos hebras unidas por
peldaños formados por pares de bases de nucleótidos que unen un lado de la
escalera con el otro que forman la famosa escalera de caracol conocida como
doble hélice.
Un tramo de ADN se divide en
segmentos llamados cromosomas y unidades individuales más cortas llamadas
genes. La suma de todos los genes forma el genoma. El tamaño de un genoma está
determinado por el número de pares de bases que lo forman.
Los peces pulmonados o dipnoos son un
linaje de peces óseos de aletas lobuladas. Tienen la capacidad de respirar
aire atmosférico y están adaptados para vivir fuera del agua. Interesan a los investigadores
porque son los parientes vivos más cercanos
de las primeras criaturas de cuatro patas, que son los antepasados de todos los
vertebrados. Esos primeros tetrápodos evolucionaron para abandonar el agua y vivir
en la tierra durante el período Devónico, hace entre 419 y 359 millones de años.
Entre los peces, los peces pulmonados son los parientes más cercanos de los humanos.
Hace tres años, los mismos investigadores
descifraron el genoma del pez pulmonado australiano,
el cual, con 43 mil millones de pares de bases, se consideróa en ese momento el
genoma más grande de cualquier animal jamás secuenciado.
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| Pez pulmonado australiano (Neoceratodus forsteri) en el Acuario Tropical del Palais de la Porte Dorée, París. |
El pez pulmonado sudamericano supera
a su pariente australiano gracias a su genoma más del doble de grande. En
contra de la intuición, el número total de pares de bases no parece estar
relacionado con la complejidad de un organismo.
Los humanos tenemos alrededor de
tres mil millones de pares de bases y Lepidosiren paradoxa tiene
aproximadamente treinta veces más. Dieciocho de los diecinueve cromosomas del pez
pulmonado sudamericano son individualmente más grandes que todo el genoma humano.
¿Por qué el genoma del pez pulmonado
es tan voluminoso? Porque según los investigadores se trata principalmente de “ADN
basura” que no tiene mucha utilidad. Proviene de secuencias de ADN llamadas transposones
autónomos, también conocidos como “genes saltarines”, que con
el paso del tiempo pueden copiarse a sí mismos y cambiar de posición en el genoma,
lo que hace que este se expanda.
Estos genes también son comunes en los
humanos, pero nuestra especie tiene mecanismos incorporados para controlarlos. El
pez pulmonado sudamericano tiene controles mucho más débiles. Por ello, el genoma
de la especie se expande más rápido que el de cualquier criatura conocida. En cada
diez millones de años de su evolución, el genoma del pez pulmonado creció en un
tamaño equivalente al del genoma humano entero.
A pesar de su rápido crecimiento, el
ADN del pez pulmonado es estable, y en las circunstancias adecuadas los genes saltarines
podrían ayudarle
a adaptarse a entornos y condiciones cambiantes. Un genoma que conserva sus
datos desordenados también puede impulsar la evolución de nuevos genes.
La comparación de los genomas de las
especies de peces pulmonados, también revela pistas sobre la evolución de los vertebrados
tetrápodos. Por ejemplo, el pez pulmonado australiano todavía tiene las aletas similares
a extremidades que permitieron a sus parientes primitivos trasladarse a la tierra
desde el agua.
Sin embargo, en los últimos cien millones
de años las aletas de los peces pulmonados africanos y sudamericanos han menguado
hasta convertirse en apéndice filiformes. Esta característica obedece a que el gen Sonic hedgehog
(que lleva el nombre del personaje de un videojuego y es responsable de la formación
de los dedos en las criaturas de cuatro patas) no
está activo en los peces pulmonados africanos y sudamericanos.
Encontrar rasgos comunes entre las especies de peces pulmonados actuales podría dar una pista sobre qué características podrían haber compartido con el primer antepasado de los tetrápodos, porque solo estudiando la biología de los linajes de peces pulmonados sobrevivientes podemos investigar la base genómica y los mecanismos de desarrollo molecular que facilitaron la transición del agua a la tierra de los vertebrados.