Debajo de la superficie del este de América del Norte hay innumerables cuevas de agua dulce. Deep, oscuro y cerrado de la superficie, estos accidentes geográficos son difíciles de estudiar y difíciles de fechar, y sus edades son especialmente difíciles de determinar a través de las técnicas tradicionales de geocronología.
Pero los biólogos han descubierto un nuevo método sorprendente para fechar la formación de estos sistemas de cuevas. Según un nuevo estudio en Biología molecular y evoluciónLa evolución de los peces cavernas ambliopsídicos, los peces sin ojos que habitan estos entornos subterráneos, proporciona información importante sobre los orígenes de estas formas de relieve, millones y millones de años. De hecho, al estudiar cuando estos peces comenzaron a perder los ojos, los biólogos pueden determinar cuándo estos sistemas de cuevas tomaron forma por primera vez.
“Los antiguos ecosistemas subterráneos del este de América del Norte son muy desafiantes hasta la fecha en el uso de técnicas tradicionales de citas geocronológicas, que no son confiables más allá de un límite superior de aproximadamente 3 a 5 millones de años”, dijo Chase Brownstein, autor de estudio y estudiante del Departamento de Biología de Ecología y Evolución de la Universidad de Yale, según un presione soltar. “Determinar las edades de los linajes de peces adaptados a las cuevas nos permite inferir la edad mínima de las cuevas que habitan”.
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Cavefish perdió visión, luego ojos
Las cuevas amblisopsidas son pequeños peces de agua dulce que nadan a través de los ambientes con poca luz de las cuevas, incluidos los lagos subterráneos, estanques, ríos y arroyos, en el este de América del Norte. Y al igual que los otros organismos que viven bajo tierra, tienen un puñado de adaptaciones que han adquirido con el tiempo, incluida su falta de color, su falta de visión e incluso su falta de ojos.
Para aprender más sobre estas criaturas sin visión y sin ojos, Brownstein y sus colegas se propusieron crear un árbol genealógico cronológico de los peces cueva ambliopsídicos a través del estudio morfológico y genético. Si bien sus análisis morfológicos revelaron que las cuevas de ambliopsida probablemente evolucionaron de un antepasado común que ya había adquirido adaptaciones para una vida con poca luz por encima de la superficie, sus análisis genéticos revelaron algo mucho más intrigante.
Comparando las mutaciones genéticas en 88 genes que están vinculados a la visión, el equipo utilizó los genomas de los peces para mostrar que la pérdida de visión en diferentes linajes de peces cavernas implicó diferentes combinaciones de mutaciones genéticas. Según el equipo, esto sugiere que diferentes líneas de peces cueva colonizaron sus propios sistemas de cuevas y luego evolucionaron sus propias adaptaciones adicionales de poca luz, su falta de visión y su falta de ojos, independientemente a medida que vivían en sus entornos únicos.
Debido a que cada linaje parece haber ocupado su propio sistema de cuevas antes de perder su capacidad de ver, este análisis significó que Brownstein y sus colegas podrían fechar cada sistema de cuevas que cada linaje de pez cueva había colonizado, identificando la edad de las mutaciones genéticas que habían provocado su visión.
“Los peces no habrían comenzado a perder los ojos mientras vivían a plena luz del día”, dijo Brownstein en el comunicado. “En este caso, estimamos una edad mínima de algunas cuevas de más de 11 millones de años”.
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Pérdida evolutiva y ganancia geológica
Hasta la fecha, las mutaciones genéticas detrás de la visión degeneradora de los peces, Brownstein y sus colegas usaron los genomas de los peces cueva para medir cuántas generaciones habían pasado desde que cada línea de pez cueva había ganado las mutaciones genéticas que habían deteriorado su visión.
Las mutaciones surgieron alrededor de 11.3 millones a 2,25 millones de años en las especies de peces cavernas más antiguas, el pez cueva de Ozark (Troglichthys rosae), y hace alrededor de 8,7 millones a 0,3 millones de años en otros linajes de peces cueva, con cuatro o más líneas de ambliopsida que obtienen sus mutaciones genéticas en sus propios ecosistemas de cuevas.
En última instancia, la edad de estas mutaciones genéticas es mucho más antigua que la edad de los sistemas de cuevas más antiguos que las técnicas geocronológicas tradicionales pueden fechar de manera correcta o consistente, lo que sugiere el potencial de este método, y métodos similares, para fecharse las cuevas y sistemas de cuevas difíciles de fecha.
“Un campo emergente, la geogenómica, busca probar hipótesis sobre la evolución terrestre al estudiar la historia de la diversificación biológica registrada en los datos genómicos”, agregaron Brownstein y sus colegas en su estudio. “Nuestros resultados muestran la promesa para la aplicación de historias evolutivas para resolver preguntas continuas en las ciencias de la tierra”.
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