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El genoma de un pez asexual explica su éxito evolutivo

El genoma del pez Amazon molly (Poecilia Formosa), una de las escasas especies de vertebrados con reproducción asexual, revela una salud inusualmente buena, según un estudio publicado en la revista Nature Ecology & Evolution. El hallazgo ha sido inesperado ya que se consideraba que este tipo de reproducción contribuía al deterioro de los genes.

Amazon molly presenta pocas mutaciones dañinas, bajos niveles de decadencia genética y una variabilidad única en constante evolución

El Poecilia Formosa es un pez de agua fría y fue la primera especie asexual de vertebrados descubierta en 1932. La población está compuesta exclusivamente por hembras, por ello se la conoce comúnmente como Amazon molly, en referencia a las ‘amazonas’: el grupo guerrero de la mitología clásica formado exclusivamente por mujeres.

Los investigadores, entre los que se encuentran Raquel García Pérez y Tomás Marqués Bonet del Instituto de Biología Evolutiva de la Universidad Pompeu Fabra, han secuenciado por primera vez el genoma de esta especie, que ha revelado resultados sorprendentes y contrarios a lo esperado.

“Poecilia Formosa presenta pocas mutaciones dañinas, bajos niveles de decadencia genética y una variabilidad única en constante evolución, en particular en genes relacionados con el sistema inmune” explica a Sinc García Pérez. “Estas características podrían explicar el éxito evolutivo del Amazon molly”, concluye.

Ante la inexistencia de individuos macho, todas sus crías contribuyen al crecimiento de la población. Esto origina una tasa de reproducción que supone el doble de lo habitual. En esta especie todas las hembras se “clonan” a sí mismas con la ayuda de machos de especies sexualmente afines y utilizan el  esperma de estos últimos para desencadenar el desarrollo embrionario por ginogénesis –activación de los óvulos mediante la penetración de un espermatozoide que no llega a fecundar–.

Los vertebrados asexuales son muy poco comunes, tan solo se conocen unas 50 especies de peces, anfibios y reptiles con este tipo de reproducción. Según sostienen las teorías evolutivas, este hecho los condena a una rápida desaparición ya que presentan una paradoja biológica: la reproducción asexual conlleva multitud de desventajas.

Trinquete de Muller y la hipótesis de la Reina Roja

En primer lugar y según el trinquete de Muller, si un organismo presenta mutaciones perjudiciales, estas no podrán ser eliminadas sin meiosis –proceso de reproducción celular–, por lo que su acumulación contribuirá a la decadencia del genoma e incluso a la posible extinción de la especie.

Su genoma podría evitar el destino del resto de seres de reproducción asexual: la extinción

Por otro lado, la hipótesis de la Reina Roja mantiene que la ausencia de meiosis y formación de nuevos genotipos en el cigoto, hace que los organismos de reproducción asexual carezcan de diversidad genética, importante para la adaptación a nuevas condiciones en el entorno, tanto físicas como biológicas.

“Nuestros resultados sugieren que los organismos asexuales no son poco frecuentes debido a las citadas desventajas, sino a la dificultad de crear combinaciones genómicas que circunvalen el proceso de meiosis exitosamente y generen un genoma funcional”, plantea García Pérez. “Este parece haber sido el caso del Amazon molly, cuyo éxito evolutivo y ecológico es destacable”, finaliza la investigadora.

Los autores discuten ahora si la combinación de diversidad genética y amplias defensas inmunes podría hacer que el Amazon molly escapara del destino previsto para los organismos asexuales: la extinción.

Investigadores de la ULE estudian el ADN de las plantas para mejorar su identificación

Ahmed M.M. Elkordy, doctor en Biología por la South Valley University Sohag (Egipto), ha concluido recientemente una estancia de tres meses en la Universidad de León (ULE), a la que llegó gracias a una ayuda concedida por el Campus de Excelencia Triangular E3 ‘Los horizontes del hombre’, (formado por las universidades de León, Burgos y Valladolid), en la que ha estado integrado en el grupo de investigación Taxonomía y conservación de la Biodiversidad (TaCoBi) que coordina la doctora Carmen Acedo Casado.

Ahmed Elkordy, segundo por la izda. y varios integrantes del grupo de investigación TaCoBi de la ULE.

Las ayudas del Campus de Excelencia E3 fueron convocadas con el propósito de estimular la incorporación temporal de docentes, investigadores o profesionales de prestigio, y han permitido el desarrollo de interesantes intercambios de experiencias e ideas con profesores de diversas universidades extranjeras.

En el caso del profesor Elkordy, en el tiempo que ha permanecido en la ULE ha desarrollado un proyecto científico con dos objetivos principales. El primero se ha enmarcado en las actividades de transferencia de investigación que el grupo TaCoBi ha realizado para empresas del sector relacionado con el control de calidad de especies medicinales. Se trata de ayudar a resolver un problema de sanidad pública presente no solo en Egipto sino también en otros muchos otros países, que deriva del uso de las plantas medicinales incorrectamente identificadas, lo que está provocando una creciente preocupación mundial.

El segundo ha consistido en la puesta en marcha de un proyecto para la generación de conocimiento en la familia de los cereales.

Plantas medicinales y código de barras de ADN

Mediante la técnica del código de barras, y estudiando regiones cortas del ADN, se ha trabajado en la detección de las diferencias que existen entre especies próximas, en lo que constituye una herramienta de gran utilidad, ya que aborda la identificación y también el control de calidad de las muestras.

Desde el grupo TaCoBi se explica que “se requiere la selección previa de la mejor combinación de al menos dos marcadores adecuados para varias especies medicinales pertenecientes a familias diferentes (Ejem.: Caryophyllaceae, Lamiaceae, Primulaceae, Rosaceae, Solanaceae, etc.), y mediante la aplicación de los avances sobre código de barras de ADN se contribuye a una mayor seguridad y eficacia de las especies medicinales”.

Hay que destacar que todas las especies objeto de estudio son de importancia considerable en el campo de la salud humana y de amplio uso en Egipto.

El sistema podrá usarse a partir de ahora para garantizar la identidad de las especies, tanto en empresas de herboristería tradicional como para el control de calidad de las especies medicinales empleadas a mayor escala. Además, servirá de solución a los problemas de falsificaciones, e incluso a los problemas de salud derivados de ellas, mejorando de esta forma la calidad de vida de los usuarios.

“Los avances en el estudio del ADN de las plantas son extremadamente útiles para numerosas aplicaciones, -explican desde el Grupo de Investigación TaCoBi- no solo en la identificación de materiales comercializados, sino otras tales como análisis forenses ecológicos, identificación de identificaciones donde hay escasez de conocimientos taxonómicos disponibles e incluso en el descubrimiento de nuevas especies en algunos grupos de plantas”. Todo ello a pesar de que existen grandes desafíos y aún son importantes las dificultades en el uso del código de barras en las plantas. “Por ejemplo, -se señala-, el éxito de la discriminación entre especies de plantas es menor que el encontrado en muchos grupos de animales como peces, pájaros y mariposas”.

Diversidad y filogenia de gramíneas en Egipto

El segundo objetivo de la estancia de Ahmed Elkordy en la ULE ha sido la cooperación en la puesta en marcha de otro proyecto centrado en la generación de conocimiento en la familia de los cereales, las plantas de mayor interés económico y social a nivel global.

Este trabajo pretende cubrir uno de los vacíos existentes en el conocimiento de esta familia en Egipto, por el interés que los parientes silvestres de las plantas domesticadas han despertado en la última década, ya que el potencial económico de los cereales de la familia de las gramíneas es muy alto.

Hay que pensar que, tal y como se señala, “pueden contribuir a incrementar el acceso y conservación de la biodiversidad, y a satisfacer las demandas futuras de la población humana en crecimiento para, por ejemplo, producir más alimentos de calidad en las actuales condiciones cambiantes, mediante agricultura sostenible”.

Es de destacar la resistencia a la sequía, uno de los principales problemas ecológicos en el mundo actual, de las especies que viven en Egipto. Se sabe que este problema ecológico pone en riesgo también a especies silvestres de gramíneas, puesto que avanza más rápidamente que la capacidad de adaptación ecológica de las especies a estos cambios.

Los resultados de la colaboración de Ahmed Elkordy y el grupo de investigación TaCoBi de la ULE van a contribuir sin duda a un mejor conocimiento del comportamiento de este grupo de plantas, y en particular a conocer el reservorio de características que les permiten desarrollarse en condiciones adversas, lo que puede contribuir a la mejora de plantas de interés económico.

Hay que señalar finalmente que Elkordy también ha participado en actividades docentes relacionadas con el Máster Universitario de Estudios Avanzados en Flora y Fauna, en beneficio de la formación de los alumnos de la Universidad de León.

Félix Llamas García, la vicerrectora de Investigación de la ULE Ana Isabel Álvarez, Ahmed Elkordy y Carmen Acedo.