Un pez extraño rompe el récord del genoma animal más grande con 30 veces nuestro ADN: ScienceAlert

El genoma más largo de todos los animales de la Tierra no pertenece a un gigante o a una criatura cognitivamente avanzada, sino a una criatura acuática que se retuerce, aparentemente congelada en el tiempo, a punto de evolucionar hasta convertirse en una bestia que puede vivir en la tierra.

Estos son los pez pulmonadouna clase de vertebrados de agua dulce cuyas características peculiares se reflejan en un código genético colosal. Capaces de respirar aire y agua, con aletas en forma de extremidades y una arquitectura esquelética bien desarrollada, se cree que estas extrañas criaturas antiguas tenían Se cree que comparte un ancestro común con todos los vertebrados de cuatro extremidades, conocido como tetrápodos.

Saber qué contiene realmente este largo genoma podría brindarnos información sobre cómo nuestros antepasados ​​emergieron de las profundidades empapadas para caminar sobre la tierra, y los científicos acaban de hacer un descubrimiento. Secuenciaron el genoma más grande de los peces pulmonados, el del pez pulmonado sudamericano, Paradoja del lepidosiren.

«Con más de 90 gigabases (es decir, 90 mil millones de bases), el ADN de la especie sudamericana es el mayor de todos los genomas animales y más del doble del genoma del anterior poseedor del récord, el pez pulmonado australiano». dice el biólogo evolutivo Axel Meyer de la Universidad de Konstanz, Alemania.

«Dieciocho de los 19 cromosomas del pez pulmonado sudamericano son individualmente más grandes que todo el genoma humano, con sus casi 3 mil millones de bases».

Ese maratón de bases de ADN equivale a unas 30 veces la longitud del genoma humano, para ponerlo en perspectiva. Curiosamente, el equipo sólo contó unas 20.000 secuencias codificantes de proteínas.

El pez pulmonado africano (Protopterus annectens), que los investigadores también secuenciaron, tenía un número similar de genes individuales, lo que sitúa ambos recuentos de codificación aproximadamente al mismo nivel como nuestra propia biblioteca genética. Esto deja una gran cantidad de ADN extraño al que los investigadores pueden asignarle un propósito.

La secuenciación de las dos especies de peces pulmonados sigue un trabajo similar al realizado con el pez pulmonado australiano (Neoceratodus forsteri), publicado hace tres años. Las secuencias combinadas revelan nuevos conocimientos sobre cómo estos peces se han diversificado y evolucionado durante los últimos 100 millones de años.

Los peces pulmonados se llaman así porque, a diferencia de otras especies de peces, tienen uno o dos pulmones para respirar, característica que sería esencial para permitir la transición a la vida tetrápoda.

Estos tres linajes (africano, sudamericano y australiano) son todo lo que queda hoy. son considerados fósiles vivientesy comparando las diferentes formas en que todos han cambiado desde que surgieron los primeros tetrápodos hace algún tiempo Hace 390 millones de años (más o menos, es en debate) puede ayudarnos a comprender un punto de inflexión vital en la evolución de la vida en la Tierra, incluida nuestra propia especie.

Meyer, su codirector bioquímico Manfred Schartl de la Universidad de Würzburg en Alemania, y su equipo internacional descubrieron que la razón lepidosirenoEl genoma es tan grande que tiene que ver con una gran cantidad de 'genes saltadores', también conocidos como elementos transponibles.

Estas secuencias no autorizadas pueden copiarse a sí mismas y moverse por el genoma, lo que puede ser perjudicial para el organismo en el que se encuentran, pero también pueden desencadenar rápidos cambios genéticos.

La investigación sobre otros fósiles vivientes en lugar de estrechamente relacionado con el pez pulmonadoel celacanto, reveló que los transposones podrían haber desempeñado un papel papel muy importante en la evolución de los tetrápodos. lepidosireno puede ser una pista de por qué. Durante los últimos 100 millones de años, cada 10 millones de años, el genoma ha crecido hasta alcanzar el tamaño completo del genoma humano.

Los investigadores descubrieron que esto probablemente se debe a que piARNun tipo de ARN que normalmente suprime la actividad de los transposones, es muy bajo en los peces pulmonados. Entonces, su genoma simplemente se hinchó.

«Y sigue creciendo», Meyer dice«Encontramos evidencia de que los transposones responsables todavía están activos».

Porque los genes saltadores siguen de fiesta lepidosirenoLos investigadores asumieron que el genoma sería muy difícil de analizar. Para su sorpresa, descubrieron que el genoma es notablemente estable y que la disposición genética es bastante conservadora, lo que mantiene al pez pulmonado delgado y mezquino.

Sin embargo, también significó que los investigadores pudieron realizar ingeniería inversa en la arquitectura cromosómica de los peces ancestrales con aletas lobuladas, no sólo para las tres especies que estudiaron, sino también para los ancestros de todos los tetrápodos. Esta ascendencia ha sido confirmada por investigaciones, lo que nos brinda un conjunto más completo de herramientas para comprender nuestro propio camino evolutivo.

Los investigadores también pudieron explicar algunas de las diferencias interesantes entre las tres especies individuales. Los peces pulmonados australianos tienen un solo pulmón y todavía pueden usar sus branquias, y también han conservado las aletas en forma de extremidades que alguna vez les permitieron moverse hacia la tierra. Los peces pulmonados africanos y sudamericanos tienen branquias atrofiadas y un par de pulmones, y sus extremidades han evolucionado hasta convertirse en aletas filamentosas.

Al realizar estudios con ratones modificados para portar genes de pez pulmonado, el equipo demostró que esta inversión de las extremidades tenía que ver con cambios en una vía de señalización llamado Shh que guía el desarrollo embrionario. Y nos esperan más descubrimientos.

«Los genomas de los tres linajes de peces pulmonados, debido a su posición filogenética crucial, son la clave para comprender mejor cómo los procesos moleculares y de desarrollo y los cambios evolutivos genómicos contribuyeron a la conquista de tierras y la evolución de los tetrápodos, una de las principales transiciones durante la evolución de los vertebrados», escriben los investigadores en su artículo.

«El recurso de genomas a nivel de cromosomas para todos los linajes vivos de peces pulmonados permitirá ahora futuras investigaciones sobre los ancestros de los tetrápodos con aletas lobuladas que conquistaron tierras en el Devónico».

La investigación fue publicada en Naturaleza.