Los genomas de los animales siguen "carreteras evolutivas" irreversibles en miles de especies

Los científicos han descubierto que los genomas de los animales evolucionan a lo largo de un conjunto limitado de "carreteras evolutivas" irreversibles, revelando un plan genético común que abarca millones de años y miles de especies. Este descubrimiento proviene de un análisis innovador de más de 5.800 genomas a escala cromosómica que representan 4.454 especies en 19 filas animales. La investigación, dirigida por un equipo internacional con sede en la Universidad de Viena, se publicó en Science Advances y marca el mayor estudio comparativo de genomas animales hasta la fecha.

El estudio identifica vías específicas a través de las cuales los genomas han evolucionado, mostrando que mientras que las especies individuales difieren enormemente en apariencia y biología, sus estructuras genómicas subyacentes comparten similitudes fundamentales. Estas similitudes provienen de un antepasado común que vivió hace más de 600 millones de años. Con el tiempo, los cromosomas dentro de estas especies han sufrido fusiones, divisiones y reordenamientos, sin embargo, el patrón general de cambio sigue rutas predecibles en lugar de ocurrir al azar. Los investigadores desarrollaron un nuevo marco analítico conocido como "topología del genoma evolutivo" para visualizar y comparar el conjunto de datos masivo.

Este método permite a los científicos proyectar la diversidad de los genomas de los animales en un mapa unificado, revelando las "carreteras" a lo largo de las cuales progresa la evolución del genoma. Cada camino representa una serie de transformaciones genéticas que han dado forma al linaje de diferentes grupos de animales. Según el estudio, el concepto de "fusión con mezcla" juega un papel central en la configuración de estas carreteras evolutivas.

Estos marcadores ayudan a distinguir los principales grupos de animales y a establecer sus posiciones en el "espacio de arquitectura del genoma", un paisaje conceptual que refleja la organización estructural de los genomas entre las especies. A medida que las especies divergen entre sí, sus genomas toman caminos cada vez más distintos. Algunos grupos retienen un mayor número de cromosomas, mientras que otros experimentan reducciones debido a fusiones repetidas. En contraste, algunas especies sufren separaciones cromosómicas, lo que lleva a un aumento de los números. Independientemente de la dirección del cambio, el proceso de "fusión con mezcla" asegura que una vez que un linaje toma una ruta particular, no puede volver a su estado anterior.

Esta irreversibilidad contribuye a la divergencia de las estructuras del genoma entre diferentes grupos de animales. Las implicaciones de esta investigación se extienden más allá de la comprensión teórica. Al mapear estas carreteras evolutivas, los científicos obtienen información sobre cómo los genomas podrían continuar evolucionando en el futuro. Además, los hallazgos ofrecen aplicaciones prácticas para la conservación de la biodiversidad animal. La comprensión de los fundamentos genéticos de las especies puede informar estrategias para proteger poblaciones en peligro de extinción y preservar la diversidad genética.

Darrin Schultz, quien dirigió la investigación como investigador postdoctoral en la Universidad de Viena y ahora es profesor asistente en la Universidad de Lehigh y Lehigh Oceans, enfatizó la importancia de visualizar miles de genomas en un solo mapa. Señaló que esta perspectiva permite a los investigadores rastrear los viajes evolutivos únicos tomados por diferentes grupos de animales. Además, al manipular la estructura del mapa, los científicos pueden comparar cómo varias especies han divergido después de su división de un antepasado común. Oleg Simakov, profesor de la Universidad de Viena y co-líder del estudio, destacó la doble importancia de los hallazgos.

El estudio destaca el poder de la genómica moderna para descubrir conexiones ocultas entre organismos aparentemente dispares. A medida que más genomas estén disponibles en formatos de alta resolución, los investigadores anticipan nuevas mejoras en el modelo de autopistas evolutivas. Estudios futuros pueden explorar cómo estas vías influyen en rasgos como los procesos de desarrollo, la susceptibilidad a enfermedades y las adaptaciones ecológicas.