El nuevo estudio contradice la visión evolutiva tradicional y amplía el debate científico sobre un gran enigma de la biología evolutiva: ¿cómo y por qué cambia el tamaño del genoma durante la evolución de los seres vivos?
La secuenciación de los genomas de una araña continental y otra endémica de la isla de Gran Canaria ha abierto una nueva perspectiva para entender cómo evoluciona el tamaño del genoma en especies similares, una incógnita que ha desconcertado a la comunidad científica durante años.
Lideran el nuevo trabajo los expertos Julio Rozas y Sara Guirao-Rico, de la Facultad de Biología y el Instituto de Investigación de la Biodiversidad (IRBio) de la Universidad de Barcelona. En la investigación, que tiene como primer autor Vadim A. Pisarenco (UB-IRBio), también participan equipos de la Universidad de La Laguna, el CSIC y la Universidad Neuchâtel (Suiza).
Un proceso que se explica por primera vez
Según informa la Universidad de Barcelona, en pocos millones de años la araña ‘Dysdera tilosensis’, una especie endémica de Canarias, ha reducido a la mitad el tamaño de su genoma durante el proceso de colonización y adaptación a su hábitat natural.
Además de ser más pequeño, este genoma es más compacto y contiene más diversidad genética que el de arañas continentales similares. Según el hallazgo, publicado en la revista ‘Molecular Biology and Evolution’, se revela por primera vez cómo una especie animal logró reducir su genoma casi a la mitad durante la colonización de la isla oceánica.
El nuevo trabajo contradice la visión evolutiva más tradicional en especies colonizadoras de islas, en las que los genomas son mayores y a menudo tienen más elementos repetitivos. Esto amplía el debate científico sobre un gran enigma de la biología evolutiva: «¿cómo y por qué cambia el tamaño del genoma durante la evolución de los seres vivos?».
Una perspectiva sorprendente
La investigación ofrece una perspectiva «sorprendente» para explicar un fenómeno que ha desconcertado a los científicos durante décadas: cómo el tamaño del genoma —el número de pares de bases de ADN que determinan la información genética en un ser vivo— varía enormemente entre especies, incluso entre las que tienen una complejidad biológica similar.
Explican los investigadores que las arañas del género Dysdera se han diversificado «de forma espectacular» en los hábitats de las islas Canarias. El archipiélago está considerado «un auténtico laboratorio natural» donde analizar cómo evolucionan las especies y sus genomas en un contexto de aislamiento geográfico.
Aplicando tecnologías avanzadas de secuenciación del ADN, el equipo ha analizado el genoma de dos especies de arañas evolutivamente cercanas: la Dysdera catalonica, una especie continental presente en la mitad norte de Cataluña y el sur de Francia, y la D. tilosensis, que es endémica de Gran Canaria.
«La especie D. catalonica tiene un genoma de tres mil trescientos millones de pares de bases, que es casi el doble del que presenta la especie D. tilosensis (1,7 Gb). Curiosamente, pese a tener un genoma más pequeño, la especie de las islas Canarias muestra mayor diversidad genética», explica Julio Rozas, catedrático en el Departamento de Genética, Microbiología y Estadística de la UB y miembro de la junta directiva de la plataforma Bioinformatics Barcelona (BIB).
La secuenciación genómica también revela que la D. catalonica tiene una dotación cromosómica haploide de cuatro autosomas y un cromosoma sexual X, mientras que la D. tilosensis presenta seis autosomas más el cromosoma X.
Reducción drástica del tamaño del genoma
«La reducción del tamaño del genoma de la araña D. tilosensis asociada al proceso de colonización de la isla canaria es uno de los primeros casos documentados de reducción drástica del tamaño del genoma utilizando genomas de referencia de alta calidad», apunta Rozas.
Este fenómeno se describe ahora por primera vez con gran detalle en especies animales muy cercanas filogenéticamente, señala el investigador. Sara Guirao detalla que en especies tan similares a escala evolutiva, que comparten hábitats y tienen una dieta parecida, «las diferencias en el tamaño del genoma no pueden atribuirse fácilmente a factores ecológicos o de comportamiento».
El análisis filogenético combinado con medidas de citometría de flujo revela que el ancestro común tenía un genoma grande (unos 3 Gb). Esto indica que la drástica reducción del genoma se produjo durante o después de la llegada a las islas, apunta.
Resultado paradójico
«Este es un resultado claramente paradójico por dos motivos, en primer lugar porque lo más común aunque menos frecuente en animales es que el tamaño genómico se incremente por duplicaciones completas de genoma, especialmente en plantas, donde es habitual la aparición de especies poliploides (con dotaciones múltiples de cromosomas)», añade la investigadora.
En cambio, reducciones tan acusadas de genoma y en un periodo relativamente corto de tiempo son mucho más raras, indica Guirao. Añade que, en segundo lugar, este hallazgo contradice las teorías que sostienen que, en las islas, el efecto fundador —el proceso de colonización por un número reducido de individuos— comporta una reducción de la presión selectiva y, como resultado, los genomas deberían ser más grandes y ricos en elementos repetitivos.
En el estudio lo que se ha observado «es justo lo contrario: las especies insulares tienen genomas más pequeños, más compactos y con mayor diversidad genética», indica el doctorando Vadim A. Pisarenco.
Este patrón sugiere la presencia de mecanismos no adaptativos, según los cuales las poblaciones de Canarias se habrían mantenido bastante numerosas y estables durante mucho tiempo. Esto habría permitido mantener una fuerte presión selectiva y, como consecuencia, eliminar el ADN innecesario, detalla Pisarenco.
