Especies de peces aceleran su adaptación para superar los efectos del calentamiento de los océanos

Los científicos estudiaron el 'Leucoraja ocellata' en aguas de aproximadamente 7.000 años de antigüedad y significativamente más cálidas que en las que se encuentran el resto de la gama de especies. Estos expertos observaron muchas adaptaciones físicas y funcionales que permiten a la especie hacer frente al significativamente diferente conjunto de condiciones ambientales observadas en este hábitat poco profundo y cálido.

El doctor Jack Lighten, de la Facultad de Ciencias Ambientales de la Universidad de East Anglia, explica que este tipo de adaptación se debe a cambios epigenéticos, causados ??por la modificación de la expresión de genes en el ADN donde las instrucciones en el ADN se convierten en un producto funcional, es decir, la proteína.

Estas adaptaciones son especialmente importantes para las especies con tiempos de maduración largos y bajo potencial reproductivo, ya que normalmente estas características del ciclo de vida dan como resultado una lenta evolución. Rápidos cambios en la expresión génica, con independencia de las modificaciones en la secuencia de ADN, pueden permitir la rápida transformación de las características biológicas de un microorganismo e impulsar una forma de adaptación rápida.

"Hay una gran cantidad de evidencia fósil que sugiere que cambios climáticos rápidos no proporcionaron suficientes oportunidades para que muchas especies se adaptaran, lo que significa que se extinguieron o se limitaron a áreas más pequeñas de hábitat adecuado", relata Lighten, cuyo trabajo se publica en la revista 'Royal Society Open Science'.

"Pero las adaptaciones en el potencial evolutivo a través de la expresión génica pueden permitir que las especies de larga maduración y baja producción reproductiva (y por lo tanto de bajo potencial evolutivo) sobrevivan y se adapten a diferentes entornos, algo que puede ser vital para la supervivencia futura de los tiburones y las rayas a la luz de los cambios climáticos futuros", añade.

REDUCCIÓN DEL TAMAÑO CORPORAL EN AGUAS MÁS CÁLIDAS

'Leucoraja ocellata' formó la base de la investigación, ya que, a pesar del bajo rendimiento reproductivo y los largos tiempos de maduración que significan que son vulnerables a los cambios ambientales, han persistido durante más de 150 millones de años y dos extinciones en masa, lo que sugiere que tienen una resistencia y una estrategia evolutiva que les permiten soportar los cambios ambientales. Por otra parte, una de las poblaciones está en peligro crítico y muestra algunas diferencias interesantes en apariencia y ecofisiología en comparación con el resto de las especies.

Se estudiaron dos poblaciones de esta especie en el Atlántico canadiense --una población endémica y en peligro de extinción en el sur del Golfo de San Lorenzo y una gran población en la plataforma de Nueva Escocia--. Las poblaciones del sur del Golfo se encuentra en una zona mucho más superficial, con unas temperaturas del agua en verano 10 ° C más elevadas que en la plataforma de Nueva Escocia, y se estima que este hábitat más cálido tiene sólo 7.000 años de edad.

El 'Leucoraja ocellata' del sur del Golfo de San Lorenzo ha reducido su tamaño corporal de forma espectacular, en un 45 por ciento en comparación con el de la otra población, y tiene un periodo de vida significativamente más corto con un tiempo de maduración más rápido. La investigación de los genes de este pez miniaturizado mostró miles de cambios en la expresión génica.

El 'Leucoraja ocellata' ha sido capaz de adaptarse a un entorno radicalmente diferente durante un corto tiempo evolutivo, al parecer, con poca modificación genética. Estos cambios adaptativos en la historia de la vida, la fisiología y el fenotipo se han producido a través de la regulación epigenética causando cambios en la expresión génica, lo que permite la a especie responder rápidamente a los desafíos ambientales", argumenta Lighten.

"Las comparaciones con la población en el sur del Golfo de San Lorenzo mostraron más de 3.600 cambios en la expresión génica, que podrían ser responsables de permitir a la especie adaptarse a aguas menos profundas más calientes y los desafíos que estas características conllevan", sugiere este investigador.

La importancia de la influencia genética frente a los cambios epigenéticos en la evolución adaptativa es muy debatida y los resultados de este estudio son importantes para demostrar el valor de evaluar estas variaciones, no sólo en los peces, sion también en otras especies con problemas similares.

"Como el sur del Golfo de San Lorenzo es mucho menos profundo y más caliente que otras regiones del Atlántico noroeste y las especies sólo han ampliado su gama en esta región durante los últimos 7.000 años más o menos después de la última edad de hielo, puede representar un sistema modelo natural para poner a prueba los efectos del calentamiento de los océanos en la diversidad biológica marina. De hecho, vemos la miniaturización de otras especies en el Golfo frente a las especies restantes de la gama y ??el resto de la evidencia sugiere que esto puede deberse de manera similar a temperaturas del agua más calientes", propone.

"Nuestro trabajo sugiere que un cierto éxito de los tiburones y las rayas en escalas de tiempo evolutivas muy largas puede deberse a su capacidad para responder rápidamente a los cambios ambientales a través de la regulación de la expresión génica. La mayor amenaza hoy en día para muchas de estas especies es la sobrepesca. Apenas estamos empezando a comprender la forma en que pueden verse afectados por el cambio climático", reconoce Lighten.

Y concluye: "Esperamos que nuestros hallazgos abran la puerta para una investigación más detallada sobre el papel que pueden desempeñar la epigenética permitiendo a los peces vulnerables y ecológicamente importantes persistir durante este periodo de rápido calentamiento global".