Cómo los emúes perdieron su capacidad de volar

Según un estudio, los emúes y otras especies, como los avestruces, perdieron su capacidad de volar, como consecuencia de cambios en el ADN regulador, no a mutaciones genéticas, como se había señalado anteriormente.

Los emúes pueden haber perdido la capacidad de volar debido a los cambios en el ADN que regula los genes.
Los emúes pueden haber perdido la capacidad de volar debido a los cambios en el ADN que regula los genes.

Análisis genéticos muestran que las mutaciones en el ADN regulador causaron que los emúes y otras especies de aves rátidas perdieran su capacidad de volar durante su evolución, según informó un equipo de investigadores en un Informe publicado en la revista ScienceNews. Las rátidas incluyen emúes, avestruces, kiwis, ñandúes y casuarios, entre otros.

Esta revelación sobre la importancia del ADN regulador en la configuración de la evolución podría arrojar luz sobre cómo las especies estrechamente relacionadas con los mismos genes, como los chimpancés y los humanos o los moas y tinamous, pueden desarrollar apariencias y habilidades muy diferentes

El ADN regulador recibe su nombre porque está involucrado en la regulación de cuándo y dónde se activan y desactivan los genes y no contiene instrucciones para hacer proteínas. Los investigadores han debatido durante mucho tiempo si los grandes cambios evolutivos, como ganar o perder un rasgo como el vuelo, ocurren principalmente debido a mutaciones en los genes que producen proteínas vinculados al rasgo, o son el resultado principalmente de ajustes en el ADN regulador, que es más misterioso.

Los emúes pertenecen a las aves rátidas, que eprdieron su capacidad para volar.
Los emúes pertenecen a las aves rátidas, que eprdieron su capacidad para volar. Foto: IStock.

Esta revelación sobre la importancia del ADN regulador en la configuración de la evolución podría arrojar luz sobre cómo las especies estrechamente relacionadas con los mismos genes, como los chimpancés y los humanos o los moas y tinamous, pueden desarrollar apariencias y habilidades muy diferentes.

Los científicos han tendido a enfatizar la importancia de los cambios en la codificación de proteínas que afectan la evolución de varios rasgos en muchos organismos. Los ejemplos son relativamente fáciles de encontrar. Por ejemplo, un estudio previo de cormoranes de Galápagos no voladores sugirió que las mutaciones en un solo gen encogieron las alas de las aves.

Es probable que las mutaciones que alteran las proteínas sean más dañinas que los cambios en el ADN regulador

En general, es probable que las mutaciones que alteran las proteínas sean más dañinas que los cambios en el ADN regulador y, por lo tanto, más fáciles de detectar, explica Camille Berthelot, genetista evolutiva del instituto nacional francés de investigación médica INSERM, en París. Una proteína puede estar involucrada en muchos procesos biológicos en todo el cuerpo. "Así que dondequiera que se (haga) esta proteína, habrá consecuencias", aclara.

El ADN y los cambios evolutivos

Por el contrario, muchas piezas de ADN pueden estar involucradas en la regulación de la actividad de un gen, y cada una puede funcionar en solo uno o unos pocos tipos de tejido. Eso reduce el daño que podría tener el cambio de un segmento regulador, haciendo que esos trozos de ADN sean objetivos fáciles para los experimentos de la evolución. Pero, al mismo tiempo, también hace que sea mucho más difícil determinar cuándo está realmente involucrado en grandes cambios evolutivos, apunta la genetista evolutiva Megan Phifer-Rixey, de la Universidad de Monmouth, en West Long Branch, Nueva Jersey. Esas piezas de ADN no se parecen todas y pueden haber cambiado mucho de una especie a otra.

El kiwi es otra de las aves no voladoras que han formado parte de esta investigación.
El kiwi es otra de las aves no voladoras que han formado parte de esta investigación.

El biólogo evolutivo Scott Edwards, de la Universidad de Harvard, y sus colegas sortearon ese problema al descifrar los libros de instrucciones genéticas, o genomas, de 11 especies de aves, ocho de ellas no voladoras, entre las que se encontraban los emúes. Luego, alinearon esos genomas junto con otros ya completados de aves que incluyen avestruces, tinamous de garganta blanca, kiwis marrones de la Isla Norte y pingüinos Emperador y Adelia, así como 25 especies de aves voladoras.

Esos fragmentos tendían a ubicarse cerca de los genes involucrados en el desarrollo de las extremidades, una indicación de que podrían modificar la actividad de los genes para producir alas más pequeñas

Los investigadores estaban buscando tramos de ADN regulador que no habían cambiado mucho en el transcurso de la evolución de las aves. Esos fragmentos tendían a ubicarse cerca de los genes involucrados en el desarrollo de las extremidades, una indicación de que podrían modificar la actividad de los genes para producir alas más pequeñas.

El ADN potenciador

El equipo probó la capacidad de uno de esos bits de ADN regulador, llamado potenciador, para activar un gen en el desarrollo de alitas de pollo embrionarias. Una versión del potenciador de tinamous de cresta elegante, que puede volar, encendió el gen, pero una versión de ese mismo potenciador del ñandú mayor no volador no lo hizo. Ese resultado indica que los cambios en ese potenciador desactivaron su función de desarrollo de alas y podrían haber contribuido a la falta de vuelo en los ñandúes, dicen los científicos.

El Emú es el ave salvaje nativa no voladora más grande de Australia.
El Emú es el ave salvaje nativa no voladora más grande de Australia. Foto: IStock.

Los investigadores también encontraron que más de 200 genes codificantes de proteínas estaban evolucionando, acumulando mutaciones, más rápido de lo esperado en los emúes y el resto de rátidas no voladoras, pero esos genes tendían a estar relacionados con el metabolismo en lugar de encoger las alas. Esos cambios en la codificación de proteínas no son tan importantes para la pérdida de vuelo como los cambios en el ADN regulador, concluyen los investigadores.

No obstante, la evidencia no convence a la bióloga evolutiva Luisa Pallares de la Universidad de Princeton. "Este artículo está jugando un viejo juego", afirma, enfrentando los cambios regulatorios del ADN contra los que codifican proteínas por su importancia evolutiva. "Personalmente, no veo ningún punto en hacer eso". Ambos suceden y pueden ser igualmente importantes en la configuración de la evolución, indica.

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