Publicado 28/10/2020 17:23CET

Respuesta a Darwin: La especiación es viable en solo cientos de años

Respuesta a Darwin: La especiación es viable en solo cientos de años
Respuesta a Darwin: La especiación es viable en solo cientos de años - PXFUEL

   MADRID, 28 Oct. (EUROPA PRESS) -

   Un análisis de 500 genomas sobre la base de las adaptaciones, las diferencias entre especies y los mecanismos de especiación, concluye que pueden surgir nuevas especies en solo unos pocos cientos de años.

   Ante la pregunta de cómo surgen nuevas especies y con qué rapidez sucede, el biólogo evolutivo Axel Meyer, de la Universidad de Konstanz y su equipo han dado un paso decisivo hacia la respuesta a preguntas fundamentales en biología. Publican resultados en Nature.

   Tras la evaluación de un amplio conjunto de datos recopilados durante una extensa investigación sobre especies extremadamente jóvenes de cíclidos en los lagos de cráteres en Nicaragua, la evidencia empírica sugiere que la divergencia evolutiva de una población en la misma área geográfica en una nueva especie es más probable que ocurra cuando muchos genes en todo el genoma participan en la producción de características distintivas de especies. Y, lo que es más, pueden surgir nuevas especies en solo unos pocos cientos de años.

   Esto contradice la teoría hasta ahora establecida de que la especiación es un proceso lento y que las diferencias ecológicamente importantes entre especies con una arquitectura simple, genéticamente limitada localmente, tienen más probabilidades de dar lugar a la formación de una nueva especie que las que tienen una base llamada poligénica. En última instancia, se trata de la pregunta que Darwin ya hizo de qué es una especie, y cómo y por qué surgen nuevas especies.

   En genética, la cuestión del surgimiento de nuevas especies se traduce en: ¿Cuál es el patrón de cambios en el genoma que conduce al surgimiento de nuevas especies? ¿Qué sucede genéticamente durante el continuo desde que inicialmente no hay diferencias dentro de una población hasta la especiación completa de especies reproductivamente separadas?

   Desde su tesis doctoral en la década de 1980 en la Universidad de California y desde finales de la década de 1990 en la Universidad de Konstanz, Axel Meyer ha estado investigando la cuestión de qué y cuántos genes o loci genéticos, es decir, regiones del genoma, están involucrados en el desarrollo de adaptaciones y nuevas especies. Aquí, la atención se centra en el estudio de especies de cíclidos muy jóvenes, a menudo de unos pocos cientos de generaciones, que viven en lagos de cráter en Nicaragua.

   Múltiples fenotipos en el mismo lago de cráter hay peces con labios pronunciados y sin labios, peces de color dorado y blanco y negro, peces que se diferencian de los demás por tener cuerpos particularmente delgados o ciertas formas de dientes delicadas o robustas. Estos fenotipos se originaron dentro de los lagos de cráter, por lo tanto en la misma zona geográfica (especiación simpátrica), sin barreras externas como ríos o montañas que favorezcan esto al limitar el flujo de genes por intercambio de genes a través de la reproducción. Por tanto, no se trata de una "especiación alopátrica".

   Las variaciones con respecto a los labios, el color, el cuerpo y la forma de los dientes de los peces están genéticamente arraigadas en la población original, como Axel Meyer y su equipo pudieron mostrar después de analizar completos genomas de un total de casi 500 peces de cada uno de los pequeños lagos.

   Por lo tanto, no representan nuevas mutaciones originadas de forma independiente, sino más bien la clasificación y elección selectiva de las mismas variantes genéticas originales, que se han reordenado en los lagos individuales. Anteriormente, no estaba claro si se trata de nuevas especies que han evolucionado individualmente mediante la adaptación a nuevas condiciones ecológicas. De hecho, las poblaciones fenotípicamente diferentes de los lagos también prefieren aparearse entre ellas.

   Para Ernst Mayr, conocido por sus contemporáneos como el 'Darwin del siglo XX', quien ayudó a desarrollar el concepto de especie biológica, esto sería una indicación de que se trata de una especie por derecho propio. Sin embargo, los nuevos resultados de la secuenciación del genoma sugieren lo contrario.

   Tras la secuenciación de más de 450, los experimentos de mestizaje y la asociación de todo el genoma (GWA), se descubrió que las diferencias conspicuas, como el tamaño de los labios y el color, en los genomas de estas poblaciones están determinadas por sólo una o dos regiones genómicas localmente muy limitadas por la herencia mendeliana.

   Los peces con el mismo tipo de labios o color se reproducen casi exclusivamente entre sí. Estos genes no dieron lugar a diferencias genéticas en todo el genoma como cabría esperar entre las especies. Por el contrario, sorprendentemente, las otras especies simpáticas con diferencias fenotípicamente mucho menos conspicuas en la forma del cuerpo y la forma especial de los dientes mostraron diferencias genéticas mucho mayores en todo el genoma.

   Esto significa que muchos genes en muchas posiciones en el genoma hacen cada uno una pequeña contribución a la diferenciación genética y los efectos se acumulan efectivamente en todo el genoma y conducen a la aparición de nuevas especies.

   El número de mutaciones en todo el genoma entre estas especies jóvenes es diez veces mayor que en los polimorfismos físicamente muy diferentes de los peces rayados de labios grandes o dorados versus blancos y negros, por ejemplo, que no representan especies únicas. El efecto combinado de muchos genes tiene por tanto un efecto más fuerte sobre el desarrollo de nuevas especies.

   "Esto no es lo que esperábamos. También contradice gran parte de la teoría según la cual los loci individuales con un gran efecto en la apariencia de las especies, como labios pronunciados o coloración, deberían hacer que nuevas especies se desarrollen más rápidamente", admite Axel Meyer. Y es especialmente sorprendente aquí, donde los loci impactan tanto en la ecología como en la elección de socios.

   "Al menos de acuerdo con el criterio de la diferencia promedio en todo el genoma, los peces con diferencias fenotípicas tan notables no son, sin embargo, especies diferentes, sino que están al nivel de meros polimorfismos (diversidad) en el continuo de especiación", añade.

   La situación geográfica hace que los lagos del cráter estudiados sean un "experimento natural". Las poblaciones de peces originales se originan en dos lagos vecinos mucho más antiguos, con los que no hay conexión. Esta cadena de lagos de cráter ha sido colonizada por las poblaciones de peces de forma independiente entre sí.

   Cuándo y cómo los especímenes de la población original entraron a cada uno de los siete lagos más pequeños solo se puede calcular mediante simulación. Sin embargo, tuvo lugar entre unos pocos cientos y unos miles de generaciones atrás, y no había muchos peces que colonizaran los lagos del cráter.

   La aparición de nuevas especies puede así, como se demuestra en este estudio, tener lugar mucho más rápido de lo que se pensaba. Meyer compara los lagos con las placas de Petri, todas inoculadas con la misma situación genética inicial, que evolucionan independientemente a lo largo de generaciones: "Hay muy pocos sistemas en el mundo, como las Islas Galápagos o los lagos de los cráteres en Nicaragua, que son un experimento natural para la investigación evolutiva", recuerda.