Del océano al río: la conquista del agua dulce
"Para que nuestros ríos lleguen sanos al mar"
El Recurso Hídrico y la Ciencia
Científicos investigan como algunos peces marinos lograron pasar del mar salado a los nichos de agua dulce disponibles después de la última era glacial y diferenciarse de sus hermanos marinos
Espinoso marino, Gasterosteus nipponicus
Los espinosos marinos no pueden colonizar el agua dulce debido a su poca capacidad para sintetizar DHA.
Foto: Yasuyuki Hata
Espinoso de agua dulce, Gasterosteus aculeatus
Espinoso de agua dulce fotografiado en Gifu, Japón. Esta especie tiene mayor capacidad sintética de DHA que el mar espinoso de Japón, por que ha podido adaptarse evolutivamente a ecosistemas de agua dulce.
Foto: Yasuyuki Hata
Del océano al río: la conquista del agua dulce
La radiación adaptativa engloba a la serie de procesos por los cuales una especie animal o vegetal evoluciona y se diversifica en otras especies que, con características físicas diferentes y hábitos adaptados a otros ambientes, desarrollan modos de vida más especializados a sus nuevos entornos. Algunos ejemplos de ello podemos encontrarlos en los pinzones de la Islas Galápagos estudiados por Charles Darwin; en la diversidad de lagartos gigantes de las Islas Canarias, o en la diversificación de los mamíferos marsupiales -canguros, wombats o bandicuts entre otros- a partir de un ancestro común.
Los nichos vacíos a menudo proporcionan a las diferentes especies una oportunidad ecológica para la adaptación, diversificación y evolución. Y muchas de estas grandes radiaciones adaptativas surgieron gracias a la invasión por parte de ciertos organismos de hábitats infrautilizados donde los recursos estaban siendo explotados ineficientemente.
Eso sí, no todas las especie parecen aprovechar estas oportunidades. Si nos centramos, por ejemplo, en las dinámicas que llevaron a los peces de agua salada a adentrarse en los ecosistemas de agua dulce encontramos que solo un número reducidos de linajes de peces han hallado el éxito.
Los factores fisiológicos y genéticos que promueven esta variación hasta el momento eran desconocidos. Ahora, un equipo de científicos del centro de investigación Japonés para la Organización de la Información y Sistemas -ROIS por sus siglas en inglés- parece haber hallado la clave: la respuesta se encuentra en la dieta y la genética. Los resultados de la investigación titulada A key metabolic gene for recurrent freshwater colonization and radiation in fishes se publican esta semana en la revista Science y han permitido conocer mejor cómo los peces consiguieron colonizar un hábitat al que no estaban preparados.
Colonos de agua salada
"Una de las limitaciones para la colonización de ecosistemas de agua dulce por parte de organismos de ecosistemas marinos es la mala calidad nutricional de los primeros" explica Jun Kitano, del Laboratorio de genética del ROIS y coautor del estudio. En general, la cadena alimenticia que se establece en ambientes marinos es rica en ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga omega-3, especialmente el llamado ácido docosahexaenoico -DHA- que es esencial para el desarrollo y salud animal y sin embargo escaso en ecosistemas de agua dulce.
Kitano, junto con la autora principal del estudio, Asano Ishikawa, y su equipo, compararon los genomas de un pequeño pez con 3 espinas en la espalda, el espinoso o espinocho de agua dulce -Gasterosteus aculeatus- con una nueva especie de espinoso descrita en 2014, el espinoso marino, Gasterosteus nipponicus.
De este modo, los científicos encontraron que la especie de agua dulce poseía varias copias de un gen llamado Fads2, el cual ayuda a sintetizar el ácido docosahexaenoico. Más copias de este gen implican que los peces pueden sintetizar más DHA en comparación con sus primos marinos, los cuales disponen de una mayor cantidad en su dieta.
La clave está en los genes
Para corroborar su teoría, los investigadores además desarrollaron un mutante genético del espino marino que sobreexpresara el gen Fads2. El resultado fue que estos sintetizaron más DHA desarrollando una vida más larga, lo que proporcionó a Ishikawa y su equipo una evidencia adicional de que la capacidad para utilizar el DHA disponible puede ser determinante en la colonización de nuevos hábitat por parte de los peces de esta especie.
Respecto al origen de la mutación, Kitano declara que: "no está claro cuándo apareció la ventaja genética. Puede ser que las antiguas especies extintas de agua dulce posean copias adicionales de Fads2 en algún lugar de su genoma o que estén adaptadas a dietas privadas de DHA a través de otras mutaciones". Según el mismo Kitano, también podría ser que múltiples copias del gen permitieran que algunas versiones adquirieran nuevas funciones, como una forma más eficiente de sintetizar el DHA.
Screen Shot 2019 07 03 at 4.00.59 PM
El gen Fads2 puede ser, del mismo modo, clave para la radiación adaptativa en especies más allá del espinoso, ya que de forma general también aparece en tasas más altas en otros peces que colonizaron ecosistemas de agua dulce. De hecho, para su investigación, el equipo tuvo en cuenta un estudio previo que analizaba las adaptaciones genéticas de los humanos a las condiciones ambientales locales y que también mostró firmas de selección natural en los humanos que colonizaron las regiones polares. "Sin duda, parece ser un gen importante más allá de los peces y en una amplia variedad de organismos, incluidos los humanos", sentencia el investigador.
Fuente:
Héctor Rodríguez
natgeo
Junio, 2019