Todos los mamíferos modernos, desde el ornitorrinco hasta la ballena azul, descienden de un ancestro común que vivió hace unos 180 millones de años. No sabemos mucho sobre este animal, pero un equipo internacional de investigadores ha reconstruido computacionalmente la organización de su genoma. El trabajo se publica en Proceedings of the National Academy of Sciences.

Nuestros resultados tienen importantes implicaciones para entender la evolución de los mamíferos y para los esfuerzos de conservación, dijo Harris Lewin, profesor de evolución y ecología de la Universidad de California Davis, y autor principal del artículo.

Los investigadores se basaron en secuencias genómicas de alta calidad de 32 especies vivas que representan 23 de los 26 órdenes de mamíferos conocidos. Entre ellos se encontraban humanos y chimpancés, wombats y conejos, manatíes, ganado doméstico, rinocerontes, murciélagos y pangolines. El análisis también incluyó los genomas de pollos y caimanes chinos como grupos de comparación. Algunos de estos genomas se están produciendo en el marco del Proyecto BioGenoma de la Tierra y otros esfuerzos de secuenciación del genoma de la biodiversidad a gran escala. Lewin preside el Grupo de Trabajo del Proyecto BioGenoma de la Tierra.

La reconstrucción muestra que el ancestro de los mamíferos tenía 19 cromosomas autosómicos, que controlan la herencia de las características de un organismo al margen de las controladas por los cromosomas ligados al sexo, (éstos están emparejados en la mayoría de las células, lo que hace un total de 38) más dos cromosomas sexuales, dijo Joana Damas, primera autora del estudio e investigadora postdoctoral en el Centro del Genoma de la UC Davis. El equipo identificó 1.215 bloques de genes que aparecen sistemáticamente en el mismo cromosoma y en el mismo orden en los 32 genomas. Estos bloques de construcción de todos los genomas de los mamíferos contienen genes que son fundamentales para el desarrollo de un embrión normal, dijo Damas.

Evolución de los MAM en el linaje que lleva a los humanos. Las MAM se distinguen por los colores en la parte superior del diagrama. Los bloques coloreados para cada uno de los otros ancestros y el ser humano representan la ortología de los MAM. Las líneas dentro de los bloques de color representan la orientación del bloque en comparación con los MAM, con pendientes positivas y negativas que representan las mismas o diferentes orientaciones, respectivamente. Las cintas grises representan la ortología de cada ancestro con sus ancestros o especies filogenéticamente más cercanas | foto Joana Damas et al.

Cromosomas estables durante 300 millones de años

Los investigadores encontraron nueve cromosomas enteros o fragmentos de cromosomas en el ancestro de los mamíferos cuyo orden de genes es el mismo en los cromosomas de las aves modernas.

Este notable hallazgo demuestra la estabilidad evolutiva del orden y la orientación de los genes en los cromosomas a lo largo de un extenso marco temporal evolutivo de más de 320 millones de años, dijo Lewin.

Por el contrario, las regiones entre estos bloques conservados contenían más secuencias repetitivas y eran más propensas a roturas, reordenamientos y duplicaciones de secuencias, que son los principales motores de la evolución del genoma.

Las reconstrucciones del genoma ancestral son fundamentales para interpretar dónde y por qué varían las presiones selectivas en los genomas. Este estudio establece una clara relación entre la arquitectura de la cromatina, la regulación de los genes y la conservación de sus conexiones, dijo el profesor William Murphy, de la Universidad de Texas A&M, que no participó en el trabajo. Esto sienta las bases para evaluar el papel de la selección natural en la evolución de los cromosomas en el árbol de la vida de los mamíferos.

Los investigadores pudieron seguir los cromosomas ancestrales hacia adelante en el tiempo desde el ancestro común. Descubrieron que la tasa de reordenación cromosómica difería entre los linajes de los mamíferos. Por ejemplo, en el linaje de los rumiantes (que da lugar al ganado vacuno, las ovejas y los ciervos modernos) se produjo una aceleración de la reordenación hace 66 millones de años, cuando el impacto de un asteroide acabó con los dinosaurios y dio lugar a la aparición de los mamíferos.

Los resultados ayudarán a comprender la genética que hay detrás de las adaptaciones que han permitido a los mamíferos prosperar en un planeta cambiante durante los últimos 180 millones de años, dijeron los autores.

Fuentes

University of California Davis | Joana Damas et al, Evolution of the ancestral mammalian karyotype and syntenic regions, Proceedings of the National Academy of Sciences (2022). DOI: 10.1073/pnas.2209139119

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