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Viviendo en una región semiárida, El killis turquesa africano ha desarrollado un útil truco biológico para sobrevivir a las sequías de meses que agotan sus estanques fangosos cada año.

El embriones en desarrollo de estos peces del largo de un pulgar simplemente dejan de crecer, poco después de que su cerebro y su corazón comienzan a formarse. Durante meses, pasan el rato en un estado de animación suspendida, llamado «diapausa», para esperar a que pasen largos períodos de sequía.

Ahora los científicos han descubierto cómo funciona el killis turquesa africano (Nothobranchius furzeri) logra este truco que desafía la sequía: cooptando genes antiguos enterrados en su genoma que se originaron hace más de 473 millones de años.

Este hallazgo, de un equipo de investigadores de EE. UU. y Alemania, es sorprendente dado que N. furzeri Sólo desarrolló su capacidad para entrar en diapausa hace unos 18 millones de años, cuando se trasladó a estanques efímeros.

A partir del análisis realizado por el equipo de los genes expresados ​​en diapausa, parece que la adquisición de esta habilidad relativamente reciente implicó que los killis aprovecharan algún hardware muy antiguo.

«Aunque la diapausa evolucionó hace relativamente poco tiempo, los genes especializados en la diapausa son realmente antiguos», explica la bióloga molecular Anne Brunet de la Universidad de Stanford.

«Descubrimos que la mayoría de los genes que se especializan en la diapausa en los killis son parálogos muy antiguos, lo que significa que fueron duplicados en el ancestro común de todos los vertebrados».

Los parálogos son pares de genes creados cuando un gen se copia y pega en el genoma, ya sea en el mismo cromosoma o en uno separado. Aparte de las mutaciones aleatorias, esto duplicación genética es una de las principales formas en que se generan nuevos genes o adquieren nuevas funciones.

El equipo de Brunet descubrió que en el killis turquesa, un gen en cada par de parálogos se expresaba altamente en diapausa, mientras que su compañero se activaba durante el desarrollo activo.

«Todo el programa es como el día y la noche», Brunet dice.

Al comparar el killis turquesa africano con otras especies de killis, con y sin diapausa, los investigadores también encontraron que N. furzeri había «desbloqueado» partes de su genoma para aprovechar miles de antiguos parálogos de la diapausa.

Probablemente buscando formas de adaptarse a condiciones ambientales adversas, genes parálogos especializados en el N. furzeri El genoma se hizo más accesible a la maquinaria celular que traduce esos genes en proteínas funcionales.

Esta remodelación genómica condujo a un cambio en el metabolismo de los lípidos, por lo que los embriones de killi de color turquesa africano ahora producen más ácidos grasos de cadena muy larga en la diapausa, lo que, según los investigadores, podría proteger su genoma de daños.

Si bien los embriones de killis no rivalizan del todo con los tardígrados: supervivientes microscópicos que pueden ir décadas sin agua porque su las células no se arrugan – es notable su habilidad para detener el desarrollo sin dañar sus órganos a medio formar mediante la producción de muchos lípidos.

«Los killis son la única especie de vertebrados que conocemos que puede sufrir una diapausa en una etapa tan tardía de su desarrollo». dice Param Priya Singh, bioinformático de la Universidad de California en San Francisco, quien dirigió el estudio junto con el biólogo computacional Adam Reeves, de la Universidad de Stanford.

«Tienen un cerebro en desarrollo y un corazón que deja de latir en diapausa y luego comienza de nuevo».

Investigaciones anteriores han demostrado que esta suspensión radical del desarrollo, en lo que se podría pensar que sería un momento crítico, no reduce la vida útil de un adulto de killis completamente desarrollado.

Ahora Singh y colegas decir su descubrimiento de la táctica de supervivencia cargada de grasa del killis turquesa africano «abre la posibilidad [developing] estrategias, incluidas intervenciones basadas en lípidos, para promover la preservación de tejidos a largo plazo y contrarrestar las enfermedades relacionadas con la edad».

El estudio ha sido publicado en Celúla.