Nuevos datos sobre el pasado evolutivo de las especies
La especiación —el proceso por el que una población de una especie se separa y desarrolla sus propias características— es un proceso evolutivo lento y difícil de observar directamente. Con frecuencia, la mejor fuente de información que tenemos sobre cuándo y cómo se produjo la especiación procede de la variación de secuencias a lo largo del genoma (el conjunto de instrucciones de ADN que se encuentran en una célula). «Por ejemplo, podemos utilizar el número de diferencias de secuencia para datar la divergencia de las especies», explica el coordinador del proyecto ModelGenomLand, Konrad Lohse, de la Universidad de Edimburgo (Reino Unido). Sin embargo, los investigadores se han centrado en un pequeño número de organismos modelo. Entre ellos se encuentran las moscas de la fruta y otros insectos donde la especiación se produjo rápidamente o implicó cambios llamativos, como las diferencias en el patrón de color de las mariposas. Los científicos también se han esforzado por diferenciar la selección natural que actúa de forma general dentro de una especie de la selección que impone barreras al flujo de genes entre especies. «Dados estos sesgos, nuestra comprensión de cómo se produce la especiación en general sigue siendo deficiente», añade Lohse.
Herramientas matemáticas para entender los cambios genéticos
El equipo del proyecto ModelGenomLand, financiado por el Consejo Europeo de Investigación, pretendía desarrollar nuevas herramientas matemáticas que permitieran a los científicos modelizar la variación de la fuerza de las barreras entre especies a lo largo del genoma. «El doctorando Gertjan Bisschop realizó un importante avance matemático al desarrollar un algoritmo para acelerar estos cálculos», explica Lohse. De este modo se podrían comprender mejor los cambios genéticos que condujeron a la evolución y el mantenimiento de las diferencias entre especies y se podrían reconstruir las historias de especiación de forma imparcial. Para investigar los procesos de especiación, Lohse y sus compañeros se pusieron en contacto con el laboratorio del Consejo Superior de Investigaciones Científicas de Roger Vila, líder en diversidad de mariposas, y generaron datos de veinte parejas hermanas de especies de mariposas. El equipo de ModelGenomLand también colaboró con el proyecto Darwin Tree of Life y el laboratorio de Alex Hayward en la Universidad de Exeter para ensamblar genomas de referencia de estas especies.
Variaciones en todo el genoma y procesos evolutivos
El equipo del proyecto desarrolló con éxito una nueva forma de vincular la variación en todo el genoma a modelos fundamentales de procesos evolutivos. Ello ha llevado a algunos descubrimientos importantes. «El análisis de los datos muestra que la mayoría de las especies de mariposas originarias de Europa no se formaron durante uno de los grandes ciclos glaciares, como se había supuesto», señala Lohse. «Son mucho más antiguas, en muchos casos anteriores al inicio del Pleistoceno, hace 2,6 millones de años». El equipo también descubrió que hasta las parejas de especies que empezaron a divergir hace más de un millón de años siguen intercambiando variación genética. «Otro doctorando que trabaja en el proyecto, Alexander Mackintosh, analizó secuencias genómicas de un par de especies de mariposas cuyos cromosomas habían sufrido un gran número de reordenamientos», explica Lohse. «Al modelizar el proceso de especiación a lo largo del genoma, pudo demostrar que los reordenamientos se asociaban a una menor tasa de intercambio de genes entre las especies, lo cual favorecía su divergencia».
Estudio de escenarios evolutivos entre especies
Los nuevos planteamientos del proyecto ModelGenomLand se están utilizando ahora para investigar escenarios evolutivos en una amplia gama de especies. «Los análisis de los datos genómicos de especiación generados por el proyecto están en curso», añade Lohse. «Describir las propiedades generales de las barreras entre especies requiere amplias comparaciones de historias demográficas y paisajes genómicos». Según Lohse, el siguiente paso clave es comprender hasta qué punto son «permeables» las barreras entre especies y caracterizar tanto la duración de la variación beneficiosa que sigue compartiéndose entre especies emergentes como el tipo de variación que se produce.
Palabras clave
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