Genomas de peces eléctricos revelan cómo se repite la evolución

Más allá de lo turbio En el fondo del río Amazonas, peces con forma de serpiente llamados anguilas eléctricas recorren la oscuridad en busca de ranas desprevenidas u otras presas pequeñas. Cuando uno de ellos pasa nadando, el pez libera dos pulsos de electricidad de 600 voltios para aturdirlo o matarlo. Esta táctica de caza de alto voltaje es distintiva, pero un puñado de otras especies de peces también usan electricidad: generan y detectan voltajes más bajos cuando se mueven a través de aguas turbias y lentas y cuando se comunican con otros de su especie a través de movimientos similares. al código morse.

Por lo general, cuando varias especies comparten una habilidad tan inusual como generar electricidad es porque están estrechamente relacionadas. Pero los peces eléctricos en los ríos de América del Sur y África abarcan seis grupos taxonómicos diferentes, y hay otros tres linajes marinos de peces eléctricos. Incluso Charles Darwin reflexionó tanto sobre la novedad de sus habilidades eléctricas como sobre su extraña distribución taxonómica y geográfica en En Origen de las especies, escritura"Es imposible imaginar los pasos mediante los cuales se produjeron estos maravillosos órganos", no solo una vez, sino repetidamente.

A artículo reciente publicado en Progreso cientifico ayuda a desentrañar este misterio evolutivo."Realmente estamos siguiendo a Darwin, como lo hacen la mayoría de los biólogos", dijo. ley haroldbiólogo integrador de la Universidad de Texas, Austin y coautor principal del estudio. Al juntar pistas genómicas, su equipo en Texas y sus colegas de la Universidad Estatal de Michigan revelaron cómo surgieron varios órganos eléctricos sorprendentemente similares en linajes de peces eléctricos separados por aproximadamente 120 millones de años de evolución y 1,600 millas de océano Resulta que hay más de una forma de desarrollar un órgano eléctrico, pero la naturaleza tiene algunos trucos favoritos a los que recurrir.

Los peces sudamericanos y africanos que estudió el grupo de Law obtienen su alimento de órganos eléctricos especializados que recorren gran parte de su cuerpo. Las células musculares modificadas llamadas electrocitos en los órganos crean gradientes de iones de sodio. Cuando las proteínas de la puerta de sodio en las membranas de los electrocitos se abren, desencadenan una ráfaga de corriente."Es la señal más simple que puedas imaginar", dijo Law.

En los músculos, estas señales eléctricas fluyen a través y entre las células para ayudarlas a contraerse para los movimientos, pero en los órganos eléctricos, el voltaje se dirige hacia el exterior. La fuerza de cada descarga depende de cuántos electrocitos se disparen a la vez. La mayoría de los peces eléctricos solo disparan unos pocos a la vez, pero debido a que las anguilas eléctricas contienen una cantidad inusualmente grande de celdas eléctricas, pueden liberar voltajes lo suficientemente potentes como para matar presas pequeñas.

En el nuevo trabajo, Law, su extécnica de investigación Sarah LaPotine (ahora Estudiante de doctorado en la Universidad de Utah) y sus colegas reconstruyeron un aspecto clave de la evolución de estos órganos eléctricos rastreando la historia genómica de los peces.

Comenzó hace entre 320 y 400 millones de años, cuando el ancestro de todos los peces clasificados como teleósteos sobrevivió a un raro accidente genético que duplicó todo su genoma. La duplicación del genoma completo suele ser letal para los vertebrados. Pero debido a que crean copias redundantes de todo en el genoma, las duplicaciones también pueden abrir posibilidades genéticas previamente desaprovechadas."De repente, tienes la capacidad de crear una vía completamente nueva en lugar de un solo gen nuevo", dijo. Gavin Conantbiólogo de sistemas de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, que no participó en el estudio.