Tercer Milenio
En colaboración con ITA
El genoma de los dragones marinos desvela su extravagancia evolutiva
Un estudio reciente ha secuenciado el genoma de dos especies de dragones marinos para entender qué los hace únicos. El ADN de estos extraños peces que parecen algas esconde las claves de su sorprendente morfología y podría ayudar a salvarlos de la extinción.
En el litoral del sur y del oeste de Australia se encuentra el hábitat de unas de las criaturas más bellas y extrañas del océano: los dragones marinos. Su nombre evoca un ser mitológico, quizás por la forma casi inverosímil de su cuerpo, que se encuentra recubierto por apéndices coronados por lo que parecen hojas. Los dragones marinos son un grupo de peces emparentados con los caballitos de mar y los peces aguja (con los que forman la familia de los signátidos). Fueron descritos por primera vez en el siglo XIX y, desde entonces, han despertado la curiosidad de los biólogos.
El mes pasado, especialistas en evolución de la Universidad de Oregón, en Estados Unidos, secuenciaron por primera vez el genoma de dos ejemplares de dragón marino para tratar de entender por qué estos peces tienen una forma corporal tan particular e investigar otras de sus excepcionales adaptaciones evolutivas.
En las costas australianas se han identificado solo tres especies de dragones marinos: el común (Phyllopteryx taeniolatus), el foliado (Phycodurus eques), y el rojo (Phyllopteryx dewysea). Las dos primeras fueron caracterizadas en 1804 y 1865, mientras que la última fue hallada en 2007.
La particular morfología de estos peces incluye unos hocicos muy largos, estrechos y sin dientes, que emplean para succionar pequeños crustáceos del zooplancton de los que se alimentan, una espina de forma sinusoidal con curvaturas extremas, y numerosos apéndices o lóbulos que se proyectan desde su cuerpo. En el caso de los dragones foliados, como su nombre indica, los apéndices se ramifican y tienen forma de hojas muy elaboradas. Esta característica hace que se parezcan a algas flotantes y les ayuda a camuflarse en su hábitat.
En el dragón común, los apéndices son más alargados con formas de hoja simples, mientras que en el rojo son más achatados. Aunque lo pudiese parecer, los dragones marinos no usan los apéndices para impulsarse: poseen dos pequeñas aletas, una pectoral y otra dorsal, casi transparentes y difíciles de ver, con las que nadan de forma lenta y grácil y mantienen la ilusión de ser algas flotantes. El tamaño de los peces adultos alcanza 30-35 centímetros, aunque se cree que podrían llegar a medir medio metro.
Pero las particularidades de los dragones marinos no terminan aquí. Presentan una característica singular en el mundo animal, que comparten con los caballitos de mar y los peces aguja: el 'embarazo' masculino. En los signátidos, las hembras ponen sus huevos en una cavidad o bolsa del cuerpo de los machos que, después de fecundarlos, serán los encargados de incubarlos y dar a luz a las crías.
Las características propias de los dragones marinos y de otros signátidos, como el embarazo masculino, han suscitado el interés de los biólogos, que tratan de entender cómo se han formado durante la evolución. Es por ello que un equipo de científicos estadounidenses ha secuenciado por primera vez los genomas de dos ejemplares de dragón marino, una hembra de la especie común y un macho foliado, y presenta sus resultados en la revista 'PNAS'.
Para tratar de identificar si hay alguna particularidad en el genoma de los dragones que pueda relacionarse con sus característicos rasgos, los investigadores lo compararon con el de otros peces de la misma familia (caballitos de mar y peces aguja) y con varios genomas de otros peces teleósteos, más alejados evolutivamente.
El genoma de los dragones marinos es bastante más pequeño que el genoma humano –unos 650 millones de letras de ADN versus 3000 millones–, pero contiene un número similar de genes que codifican proteínas (unos 22.000) y el mismo número de cromosomas: 23. Entre los signátidos, el de los dragones marinos sería un genoma mayor que el de las especies de caballito de mar secuenciadas hasta la fecha, y el doble de grande que el de algunos peces aguja, que poseen unos de los genomas más pequeños de todos los vertebrados.
Sorprendentemente, aunque sea compacto, más de la mitad del genoma de los dragones marinos (alrededor del 60%) está formado por secuencias repetitivas. Una cantidad inusual si se compara con la de otros peces. Es lo que anteriormente se denominaba 'ADN basura', porque los científicos pensaban que no desempeñaba ninguna función relevante. No obstante, en la última década se ha empezado a desentrañar sus funciones, algunas de ellas relacionadas con la regulación de los genes.
En el caso de los dragones, gran parte de las secuencias repetitivas están formadas por transposones, también conocidos como elementos genéticos móviles. Los transposones son fragmentos de ADN, presentes en todos los seres vivos, que poseen la capacidad de replicarse e insertar una copia de sí mismos en un nuevo lugar del genoma.
En este proceso de copia y pega, cabe la posibilidad de que 'salten' en un lugar donde se encuentra un gen y puedan anular su función. Si el gen, o genes, en cuestión desempeñan su papel durante el desarrollo embrionario, y la pérdida de función del gen no es letal para el organismo, el efecto de los transposones se transmitirá a las siguientes generaciones y tendrá consecuencias para la evolución de la especie.
Los investigadores analizaron también distintas familias de genes que consideraban que podían ser importantes para el desarrollo de los rasgos singulares de los dragones marinos, y se llevaron una gran sorpresa. En una de ellas, faltaban varios genes clave. Se trata de genes que codifican factores de crecimiento de fibroblastos (FGF por sus siglas en inglés), unas proteínas cruciales para el desarrollo de estructuras como los dientes –que los dragones marinos no poseen– y para el crecimiento de apéndices, extremidades, o para establecer la forma del rostro, entre otras cosas.
Podría ser que la pérdida de estos genes se hubiese producido por acción de los transposones, porque los científicos han encontrado rastros de ellos cerca de las posiciones donde faltan algunos genes FGF, pero todavía es pronto para poder establecer un culpable.
Los científicos también han encontrado expansiones y contracciones de familias de genes implicados en la inmunidad y otras quizás relacionadas con el embarazo masculino. Los transposones y el ADN repetitivo en general pueden promover estas pérdidas y ganancias. Por ejemplo, se ha sugerido que una 'explosión' de transposones en el linaje de los primates estaría relacionada con una evolución más rápida de su contenido genético, incluida la expansión de genes relacionados con el cerebro.
Las pérdidas de genes, aunque en algunos casos puedan no tener efecto, en otros también podrían ser una fuerza evolutiva que proporcionase a los organismos una capacidad de adaptación a un medio cambiante.
El estudio del ADN de los dragones marinos, más allá de permitir entender cómo se han originado durante la evolución sus singulares características, debería ayudar a su conservación. En los años noventa, en el sur de Australia el número de dragones marinos se redujo enormemente debido a las capturas furtivas y el Gobierno del país decidió protegerlos completamente. Se trata de unos peces muy difíciles de mantener en cautividad y, en el océano, la contaminación y el cambio climático juegan en su contra.
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