Estados Unidos Información General Insectos

El análisis de genomas de mariposas revela respuestas a preguntas complejas de historia evolutiva


Las coloridas mariposas Heliconius tienen una amplia variedad de patrones de alas y una sorprendente capacidad para imitar la apariencia de otras especies de mariposas. 


por Todd Hollingshead, Universidad Brigham Young


También se dividieron en muchas especies durante un corto período de tiempo, lo que los ha convertido en los principales sujetos de investigación para los biólogos evolutivos durante más de un siglo.

Con todo lo que los científicos han aprendido sobre este dinámico género de mariposas, una pregunta candente aún no se ha resuelto: ¿por qué los grupos de especies como Heliconius tienden a diversificarse más rápidamente que otras? Mediante el uso de una estrategia de secuenciación de bajo costo y recientemente pionera en 20 genomas completos de Heliconius , los investigadores de Harvard, BYU y MIT pudieron encontrar respuestas al reconstruir su historia evolutiva con mayor detalle de lo que era posible anteriormente.

En un artículo publicado hoy en Science , los investigadores arrojan luz sobre la rápida especiación de estas mariposas excepcionales y describen una historia evolutiva desenfrenada de introgresión, en la que las especies intercambian genes debido al cruce entre individuos genéticamente divergentes. A gran escala, los hallazgos proporcionan evidencia de que el modelo de un árbol evolutivo dibujado por Darwin por primera vez puede necesitar algunos ajustes.

«La forma tradicional de ver la evolución como un árbol bifurcante no captura la complejidad del proceso evolutivo», dijo el coautor del estudio Paul Frandsen, profesor de ciencias de plantas y vida silvestre en BYU. «En lugar de un árbol, es más como un arbusto o una red. Al observar genomas completos y utilizar nuestros nuevos métodos, podemos obtener una imagen mucho más clara de lo que está sucediendo».

Cuando los biólogos evolucionistas quieren saber acerca de las relaciones evolutivas entre las diferentes especies, generalmente lo hacen con un árbol filogenético. Cada especie es la punta de la rama de un árbol y una serie de bifurcaciones, o divisiones, conducen a cada rama. Pero resulta que para muchas especies, no existe una resolución como un simple árbol bifurcante: si la evolución fue un proceso de división limpio, cada gen debería tener la misma historia evolutiva.

Un número creciente de científicos evolucionistas ha llegado a creer que la introgresión está en juego, especialmente en casos de especiación rápida. Pero hasta ahora no ha habido herramientas adecuadas para descartar otros escenarios posibles, como eventos de clasificación de linaje incompletos (donde dos especies tienen un ancestro común con múltiples variantes genéticas, pero esas variantes genéticas no se clasifican perfectamente con los límites de las especies) . Al generar 20 conjuntos de genomas completos, Frandsen y sus colegas autores tenían el mayor conjunto de datos que podían aportar a la situación.

Luego se les ocurrió un nuevo método computacional para determinar si la fuente de historias evolutivas conflictivas detectadas en los genomas era la introgresión o la clasificación incompleta del linaje. Utilizando instalaciones de supercomputación en Harvard, Smithsonian y BYU, descubrieron que la introgresión estaba detrás del 70 por ciento de las genealogías incongruentes que descubrieron en los genomas, en comparación con el 30 por ciento de la clasificación de linaje incompleta. Este resultado confirmó que incluso cuando los eventos de especiación ocurren cerca del tiempo, la hibridación por introgresión puede ser una causa dominante de la discordancia del árbol genético.

«Pudimos demostrar con gran detalle la importancia de la introgresión entre las especies de este género, de modo que cada cromosoma era un mosaico de diferentes relaciones con sus parientes más cercanos», dijo el autor principal James Mallet, profesor de biología orgánica y evolutiva de Harvard. «Además, demostramos que la arquitectura genómica, como las inversiones cromosómicas y la tasa de recombinación local, tuvo fuertes efectos sobre la tasa de introgresión y los árboles de las relaciones entre especies».

Los investigadores dijeron que el documento establece una plantilla sobre cómo hacer filogenómica en el futuro. A medida que la tecnología de secuenciación y ensamblaje del genoma mejore rápidamente, y se generen conjuntos de datos nuevos y más grandes de diversas especies, serán comunes los estudios comparativos que involucren otros ensamblajes genómicos completos de alta calidad de diversas especies.

«Por lo menos, este documento debería ayudar a las personas que tienen dificultades para resolver los árboles de especies a considerar que podría ser más complicado que los modelos bifurcantes que han estado utilizando», dijo Frandsen.


Leer más


Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *