La evolución del ADN de aves y mamíferos tuvo una dinámica oculta

Se suele considerar la evolución como una remodelación gradual del genoma, los planos genéticos para la construcción de un organismo; pero en algún caso podría ser más apropiado llamarla una revisión.

Hasta ahora, el grado en que el genoma se ha expandido y contraído se había subestimado, enmascarado por su tamaño relativamente constante durante el tiempo evolutivo. Los humanos no son los únicos con genomas elásticos, ya que un nuevo análisis a un zoológico virtual lleno de animales, desde colibríes a murciélagos y elefantes, sugiere que la mayoría de los genomas de vertebrados tienen propiedades parecidas a acordeones.

"No esperaba esto en absoluto. La naturaleza dinámica de estos genomas había permanecido oculta debido al notable equilibrio entre ganancia y pérdida", reconoce profesor de Genética Humana en la Universidad de Utah Cédric Feschotte, autor principal del estudio, que se publica en la edición digital de esta semana de 'Proceedings of the National Academy of Sciences'.

La investigación anterior había demostrado que los tamaños del genoma varían ampliamente a través de diversas especies de insectos o de plantas, un signo revelador de fluctuación. Este trabajo se centró en comparar una gama diversa de vertebrados de sangre caliente, diez mamíferos y 24 aves en total.

Cuando la evolución se repite, suele haber una buena razón. En el caso de la mayoría de los vertebrados no resulta inmediatamente evidente por qué las deleciones del genoma y complementos suelen ir mano a mano, pero en el caso de los animales que vuelan, podría haber una pista.

La incursión de Feschotte en el campo comenzó hace cinco años, después de que sus investigaciones se convirtieran en una paradoja: su grupo y otros habían encontrado que los genomas de los murciélagos estaban llenos de pequeños fragmentos de ADN, llamados transposones, que se habían invadido y copiado a sí mismos a través del material genético de los mamíferos voladores.

En particular, esta amplificación masiva del transposón había extendido el genoma de una especie de murciélago llamada 'microbat' por un total de 460 megabases, más material genético del que hay en un pez globo. Sin embargo, el tamaño total del genoma del murciélago se había mantenido relativamente pequeño en comparación con otros mamíferos, lo que sugiere que, si bien los transposones añadieron ADN nuevo, el ADN antiguo se debe haber eliminado de alguna manera.

"Estos datos suscitaron la pregunta de dónde ha ido el ADN viejo", señala Feschotte. Con el fin de mantener sus genomas ajustados -razona este experto--, estos animales deben haber sido buenos en el despliegue de ADN. Para probar la hipótesis, su equipo necesitaba cuantificar algo que no estaba allí, la cantidad de ADN perdido durante muchos milenios.

LOS GENOMAS DE LOS MAMÍFEROS, MÁS DINÁMICOS DE LO QUE SE PENSABA

Feschotte y la principal autora del estudio, Aurélie Kapusta, investigadora asociada en Genética Humana, desarrollaron métodos para extrapolar la cantidad de ADN que desapareció comparando el tamaño del genoma de los animales actuales con el de sus ancestros comunes. Resultó que el microbat perdió más ADN con el tiempo --tres veces más-- de lo que había ganado desde su divergencia de un antepasado de mamíferos. El primo de este murciélago, el megabat, redujo aún más su genoma, perdiendo ocho veces más de lo que se había añadido.

Los hallazgos fueron una primera pista sobre que los genomas de los mamíferos eran más dinámicos de lo que se pensaba y, además, encajan muy bien con una idea con la que los científicos habían estado bromeando durante un tiempo. Los animales que vuelan tienen genomas más pequeños y una razón podría ser que el costo metabólico del vuelo propulsado impone una limitación al tamaño del genoma.

De hecho, al ampliar el estudio para incluir a "compatriotas" de los murciélagos --pájaros carpinteros, garzas, colibríes y otras aves-- demostró que el genoma dinámico de las dos especies de mamíferos voladores era más parecido al de los pájaros que al de los mamíferos terrestres. Aunque la mayoría de los mamíferos tendieron hacia un equilibrio entre las cantidades de ADN ganadas y perdidas a lo largo del tiempo evolutivo, los murciélagos se inclinaron hacia la pérdida del ADN en el mismo marco de tiempo.

Si la racionalización del contenido del genoma puede haber permitido a los animales voladores despegar del suelo es una propuesta intrigante que merece la pena investigar, según Feschotte. "Si se observan pequeñas partes del genoma, o sólo un punto de tiempo, no se ve cómo ha cambiado con el tiempo el paisaje del genoma entero --destaca Kapusta--. Se puede ver mucho más cuando se retrocede y se mira el cuadro más completo".