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Secuencian el primer genoma de una lagartija

 

Las lagartijas verdes son criaturas ágiles y muy activas y al parecer lo son también algunos elementos de su genoma. Esta afirmación y otras muchas pistas han surgido a partir de la secuenciación completa del primer genoma de una lagartija. El conocimiento del genoma de este reptil ofrece una visión de cómo los genomas de los humanos, los mamíferos, y de los han evolucionado desde que los mamíferos y reptiles se separaron hace 320 millones de años. Imagino que el artículo publicado en la revista Nature pondrá muy contento a mi amigo y colega Alexander Vargas.

La lagartija verde (Anolis carolinensis), nativa del sureste de Estados Unidos, es la primera especie de reptil en tener su genoma secuenciado y ensamblado. Hasta ahora se han secuenciado y analizados más de 20 genomas de mamíferos, incluyendo los de algunos de nuestros parientes más cercanos, pero el paisaje genético de los reptiles se mantiene relativamente inexplorado.

Los lagartos están más estrechamente relacionados con las aves que a cualquiera de los otros organismos cuyos genomas han sido secuenciados en su totalidad. Al igual que los mamíferos, las aves y los lagartos son amniotas, lo que significa que no se limitan a poner los huevos en el agua. Los científicos han estado secuenciando los animales de diferentes partes del árbol de los vertebrados, pero los lagartos no habían sido incluidos en la muestras previas, una rama muy importante a tener en cuenta.

Las cuatrocientas especies de lagartijas que existen se desplegaron en las islas del Caribe, América del Norte, América Central y América del Sur, por lo que son un modelo interesante para estudiar la evolución. Aunque mucho se sabe sobre su biología y comportamiento, la información genómica puede ser una pieza clave que falta para la comprensión de cómo los lagartos se han diversificado tanto.

A pesar de que no han sido un organismo modelo para los estudios genéticos clásicos. El conocimiento de su genoma va a revolucionar nuestra capacidad de estudiar ese aspecto de su diversificación evolutiva.

Una de las tantas preguntas que este genoma secuenciado puede ayudar a resolver tiene que ver con el origen de la conservación de los elementos no codificante en el genoma humano. Estas regiones no contienen genes que codifican proteínas, pero se cree que tienen un papel fundamental, ya que se han mantenido sin cambios durante miles de años. Los científicos siempre se han  preguntado sobre los orígenes de estos elementos genéticos y  la hipótesis es que pueden ser reliquias de los transposones, fragmentos de ADN que “saltan” y que fueron a la vez capaz de copiar y pegarse a lo largo del genoma. En los seres humanos, muchos de estos llamados “genes saltarines” han perdido su capacidad de salto, pero en lagartijas, siguen intactos.

Las lagartijas tienen una biblioteca viviente de estos elementos de transposición. Los investigadores alinearon estos elementos móviles del genoma humano, y encontraron que cerca de 100 de los elementos no codificantes del genoma humano se derivan de estos genes “saltarine”s. En las lagartijas, estos transposones siguen saltando alrededor, pero la evolución los ha utilizado para sus propios fines, convirtiéndolos en algo funcional en los seres humanos.

Además de las ideas sobre el genoma humano y los mamíferos, el genoma de la lagartija también ofrece varias pistas sobre cómo evolucionaron las especies de lagarto para poblar las islas de las Antillas Mayores. Al igual que los pinzones de Darwin, los lagartijos se adaptaron para llenar todos los nichos ecológicos que las islas tienen que ofrecer.

Algunos lagartos tienen patas cortas y pueden caminar a lo largo de las ramas angostas, otros son de color verde con el dedo gordo del pie con almohadillas adaptadas para vivir en lo alto de los árboles, mientras que otros son de color amarillo y marrón y viven en la hierba. Pero a diferencia de los pinzones, las lagartijas en las diferentes islas han evolucionado de forma independiente. Numerosas especies de lagartos casi idénticas se han desarrollado de forma paralela en las islas de La Española, Puerto Rico, Cuba y Jamaica.

“Estos lagartos han sido comparados con los pinzones de Darwin y en muchos aspectos son similares”, dijeron los autores. “Ellos muestran el funcionamiento de la selección natural como especies adaptadas a los diferentes hábitats. Pero la diferencia en el caso de los lagartos, esta evolución ha sucedido cuatro veces, una en cada una de las diferentes islas.

Mediante el muestreo de los genomas de más de 90 especies, los investigadores fueron capaces de hacer un mapa preliminar de cómo estas especies evolucionaron para colonizar las islas.

Los investigadores también fueron capaces de crear una lista de partes de las proteínas que se encuentran en los huevos de las lagartijas verdes y las compararon con los encontrados en huevos de gallinas y encontraron que tanto los genes de las aves como los huevos del lagarto están evolucionando rápidamente. También encontraron varios genes en el genoma del anolis asociados con la visión del color para identificar a sus compañeros de selección por las papadas coloridas.

Las lagartijas tienen visión de colores muy buena, incluso algunas especies pueden ver en el rango ultravioleta. Otros estudios han demostrado que el anolis puede distinguir los colores y patrones similares. Es bastante claro que una de las funciones de la papada es distinguir unas especies de otras personas y que utilizan la papada para determinar si otra lagartija es de la misma especie o no.

Los investigadores realizaron el primer análisis de otras características inusuales en el genoma del lagartijo, incluyendo los microcromosomas o cromosomas pequeños que a veces se encuentra en los reptiles, anfibios y peces, pero nunca en los mamíferos. También encontraron una falta total de Isocoras, las regiones del genoma con una concentración alta o baja de los nucleótidos “G” (guanina) y “C” (citosina) que están presentes en los cromosomas humanos con diferentes patrones de bandas.

Además, el equipo encontró los cromosomas sexuales del lagarto, algo que los investigadores sólo habían sido capaces solo de hipotetizar antes. Al igual que los mamíferos, las lagartijas verdes parecen tener los cromosomas XX y XY (a diferencia de las aves, en la que los machos tienen dos cromosomas sexuales idénticos llamado ZZ y las hembras tienen dos diferentes conocidas como ZW).El cromosoma X de la lagartija resultó ser uno de sus muchos microcromosomas.

Cada una de estas ideas es el fruto de la colaboración entre los científicos especializados en el estudio de las proteínas, la evolución de la familia de los genes, la conducta de la lagartija verde, el análisis computacional, y mucho más. Este trabajo representa una asociación entre los biólogos y los biólogos computacionales y han sido capaces de aprovechar todos estos puntos de vista para comprender mejor la evolución del genoma en general.

Referencia

Jessica Alföldi, Federica Di Palma, Manfred Grabherr, Christina Williams, Lesheng Kong, Evan Mauceli, Pamela Russell, Craig B. Lowe, Richard E. Glor, Jacob D. Jaffe, David A. Ray, Stephane Boissinot, Andrew M. Shedlock, Christopher Botka, Todd A. Castoe, John K. Colbourne, Matthew K. Fujita, Ricardo Godinez Moreno, Boudewijn F. ten Hallers, David Haussler, Andreas Heger, David Heiman, Daniel E. Janes, Jeremy Johnson, Pieter J. de Jong, Maxim Y. Koriabine, Marcia Lara, Peter A. Novick, Chris L. Organ, Sally E. Peach, Steven Poe, David D. Pollock, Kevin de Queiroz, Thomas Sanger, Steve Searle, Jeremy D. Smith, Zachary Smith, Ross Swofford, Jason Turner-Maier, Juli Wade, Sarah Young, Amonida Zadissa, Scott V. Edwards, Travis C. Glenn, Christopher J. Schneider, Jonathan B. Losos, Eric S. Lander, Matthew Breen, Chris P. Ponting, Kerstin Lindblad-Toh. The genome of the green anole lizard and a comparative analysis with birds and mammalsNature, 2011; DOI:10.1038/nature10390



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    Francisco P. Chávez Profesor Asistente, Laboratorio de Microbiología Molecular y Biotecnología Departamento de Biología Facultad de Ciencias Universidad de Chile

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