Estos gars son los últimos «fósiles vivientes»

Los genomas de los peces son tan estables que grupos cuyo último ancestro común vivió durante la época de los dinosaurios pueden producir híbridos fértiles en la actualidad.

En 1859, Charles Darwin acuñó el término «fósil viviente» para describir linajes que han mantenido el mismo aspecto durante decenas de millones de años, como el celacanto, el esturión y el cangrejo herradura. El término capturó la imaginación popular, pero los científicos han luchado por comprender si estas especies simplemente se parecen a sus ancestros de hace mucho tiempo o si realmente han evolucionado poco a lo largo de los eones (unidad de tiempo geológico, equivalente a mil millones de años).

Ahora, en un estudio publicado en Evolution, los investigadores confirman que en algunos fósiles vivientes, pero no en todos, la evolución está prácticamente estancada. Los ejemplos más sorprendentes son los peces de aspecto prehistórico llamados gars, que tienen el ritmo de evolución molecular más lento de todos los vertebrados con mandíbulas. El equipo también propone un mecanismo para explicar la atemporalidad de los gars: una magnífica maquinaria de reparación del ADN. Es probable que esa reparación haya mantenido los genomas de gar tan estables que las especies, e incluso los géneros cuyo último ancestro común vivió hace más de 100 millones de años, han divergido muy poco, y algunos todavía pueden hibridarse hoy para producir descendencia viable.

«Eso es asombroso», dice Tetsuya Nakamura, biólogo evolutivo del desarrollo de la Universidad de Rutgers que no participó en el trabajo. «Este artículo contiene muchos trabajos interesantes sobre la cuestión de qué constituye un fósil viviente, pero cuando lo leí, me quedé estupefacto».

Para ver si varios supuestos fósiles vivientes evolucionan más lentamente que otros grupos de vertebrados, el equipo recopiló secuencias publicadas de más de 1.100 exones (las regiones codificantes del genoma) de 478 especies. Utilizando árboles genealógicos existentes para cada grupo, crearon un enorme árbol evolutivo. Para cada linaje, los investigadores estimaron la velocidad a la que cada base de ADN en los exones estudiados cambiaba con el tiempo: la llamada tasa de sustitución.

Sorprendentemente, descubrieron que la evolución no estaba en pausa en todos los fósiles vivientes. El celacanto, el tiburón elefante y un ave llamada hoatzin (todos considerados antiguos) tienen tasas de mutación más rápidas de lo esperado, de alrededor de 0,0005 mutaciones en cada sitio por millón de años, aunque todavía son más lentas que la tasa promedio de los anfibios (0,007 mutaciones por millón de años) y mamíferos placentarios (0,02 mutaciones por millón de años). Los hallazgos apoyan la idea de que algunas especies que todavía se parecen a sus ancestros antiguos han cambiado a nivel molecular.

Pero los gars, grandes peces de agua dulce con hocicos largos y llenos de dientes, eran diferentes: en casi todos los exones, los gars tenían las tasas más lentas de sustitución molecular, a menudo de varios órdenes de magnitud, y promediaban sólo 0,00009 mutaciones por millón de años en cada sitio. De hecho, dos géneros que divergieron hace aproximadamente 20 millones de años tenían secuencias idénticas en casi todos los sitios analizados, un hallazgo que el equipo atribuyó al principio a un error de secuenciación. «Entré en este proyecto con cautela a la hora de utilizar el término fósil viviente», dice el coautor del estudio Chase Brownstein, doctor en biología evolutiva. estudiante de la Universidad de Yale. «Pero al menos para los gars, es un término apropiado».

Los autores plantean que debido a que las tasas de sustitución en gars parecen consistentemente bajas en todos los sitios (incluso en regiones genómicas que probablemente no estén bajo presión selectiva), es probable que exista un mecanismo global que impulse la lenta sustitución. Sugieren que los gars son extremadamente eficientes para reparar el ADN después de mutaciones o daños, evitando que los animales evolucionen incluso cuando los continentes se han desplazado a su alrededor. Otros investigadores propusieron previamente una hipótesis similar para el esturión, que tuvo la segunda tasa de sustitución más baja entre los vertebrados del estudio.

La reparación del ADN es «una hipótesis razonable, pero probablemente haya más de una explicación», dice Elise Parey, genómica evolutiva del University College de Londres. Los expertos han señalado, por ejemplo, que los gars tienen tasas metabólicas lentas y tiempos de generación largos, características que podrían reducir las tasas de mutación. Los gars también han conservado la disposición del ADN en sus cromosomas y han amortiguado los efectos de los llamados genes saltarines que pueden provocar una reorganización genética a medida que se mueven de un lugar a otro en el genoma. «Esto se aplica no sólo a los cambios de secuencia, sino también a la evolución de los cromosomas, lo que sería una vía interesante para explorar», dice Parey.

Para probar sus hallazgos, los autores dieron seguimiento a informes de gars inusuales que podrían ser híbridos naturales en ríos de Oklahoma y Texas. Analizaron muestras de tejido de docenas de estos peces para rastrear su ascendencia y descubrieron que dos géneros gar, Atractosteus y Lepisosteus, se están cruzando para producir crías híbridas y fértiles. Estos grupos compartieron por última vez un ancestro común hace aproximadamente 105 millones de años, lo que hace que su división sea la más antigua entre los eucariotas que pueden producir descendencia viable. Los gars superaron a los poseedores del récord anterior (dos especies de helechos) por unos 60 millones de años. (Las mentes agudas tal vez recuerden el pez saturdo, un híbrido de pez espátula y esturión, que divergió hace aún más tiempo, pero esos híbridos accidentales probablemente eran estériles y no ocurren naturalmente).

El próximo paso será demostrar que los mecanismos de reparación del ADN de los gars están efectivamente impulsando su falta de cambio genético. Al equipar al pez cebra, un animal modelo estándar, con genes de reparación del ADN gar, los investigadores podrían observar los genes en funcionamiento en el laboratorio. «Sin embargo, este será un experimento desafiante, porque [los genes de reparación del ADN] son fundamentales», y modificarlos podría tener consecuencias no deseadas, dice Nakamura.

Pero los autores dicen que comprender cómo los gars mantienen su tasa de mutación tan baja podría tener beneficios más allá de comprender los fósiles vivientes a nivel molecular. También podría ayudar a los humanos a comprender mejor nuestras propias vías de reparación del ADN, que pueden provocar cáncer cuando fallan.