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Secuenciación del genoma de un reptil antiguo

Secuenciación del genoma de un reptil antiguo

Reptil Tuátara

El tuátara es el último miembro sobreviviente del orden reptil Rhynchocephalia, que una vez floreció a nivel mundial en la era de los dinosaurios. Hoy, viven solo en Nueva Zelanda. Entre los rasgos inusuales de la criatura se encuentran una longevidad excepcional y una combinación de características de aves y reptiles que han hecho que su posición en el árbol evolutivo sea una cuestión de incertidumbre. Crédito: ASU

Nueva Zelanda es el hogar de una red de vida asombrosamente rica, con muchas especies de plantas y animales autóctonos que no se encuentran en ningún otro lugar de la Tierra. Sin embargo, incluso en medio de una biodiversidad tan excepcional, el tuátara se destaca como una de las criaturas más notables de Nueva Zelanda.

Tuátara y especies relacionadas florecieron hace cientos de millones de años, durante el mesozoico era, que una vez habitó una masa continental compuesta por África, América del Sur, Australia, la Antártida, el subcontinente indio y la Península Arábiga, un supercontinente conocido como Gondwana.

En los milenios siguientes, los tuatara han ocupado su propia rama solitaria en el árbol evolutivo, después de divergir de los antepasados ​​de serpientes y lagartos hace unos 250 millones de años. Hoy en día, tuátara es el único miembro vivo de la orden reptil arcaica Rhynchocephalia.

La especie se considera un fósil viviente y un tesoro genético para investigadores como Melissa Wilson de la Universidad Estatal de Arizona, bióloga evolutiva computacional en el Centro de Biodesign para Mecanismos de Evolución y el Centro de Evolución y Medicina, y profesora asociada en la Escuela de Ciencias de la Vida. .

Melissa Wilson

Melissa Wilson. Crédito: ASU

En un nuevo estudio, publicado en la revista Naturaleza, Wilson se une a un equipo internacional, dirigido por Neil Gemmell, genetista del departamento de anatomía de la Universidad de Otago, Nueva Zelanda, para ayudar a desenredar la madeja del enorme genoma de tuatara, que, en unos 5 mil millones de pares de bases, es casi el doble de los seres humanos y uno de los genomas de vertebrados más grandes registrados. El nuevo estudio destaca la peculiar arquitectura de la composición genética del tuátara y confirma el estado evolutivo único de este antiguo reptil.

"Están tan cerca de los dragones como nosotros en este planeta, porque no están estrechamente relacionados con ningún reptil viviente", dijo Wilson. "A diferencia de las iguanas, los monstruos de Gila o los lagartos anole verde, los tuatara están en esta rama evolutiva por sí mismos".

Esta singularidad hace que descubrir los secretos del tuatara sea un desafío, ya que los investigadores no tienen especies análogas adecuadas para comparar con este valor atípico genómico.

Si bien los tuatara representan el único miembro existente de Rhynchocephalia, son una reliquia viviente de reptiles de tallo ahora extintos a partir de los cuales los amniotes (dinosaurios, reptiles modernos, aves y mamíferos) eventualmente evolucionaron. Los científicos creen que el tuatara puede ayudar a completar muchas piezas en el rompecabezas de la evolución del amniote.

El tuátara puede vivir hasta más de 100 años de edad, una hazaña biológica también arraigada en el genoma inusual del animal, que parece ser excepcionalmente eficaz para protegerlos de las enfermedades y los estragos de la edad. El estudio también examinó los fundamentos genéticos de la regulación de la visión, el olfato y la temperatura del tuatara.

Además del gran equipo internacional de investigadores, el nuevo estudio se llevó a cabo en estrecha colaboración con los Ngātiwai, una tribu indígena maorí de Northland Nueva Zelanda, basándose en su conocimiento particular de (y reverencia por) el tuátara, que consideran un especial tesoro o "taonga".

Gemmell cita el nuevo estudio como una valiosa plantilla para futuros esfuerzos de colaboración con las comunidades nativas. Él enfatiza que uno de los objetivos principales de la nueva investigación es ayudar a los esfuerzos de conservación a largo plazo y promover la conciencia global del tuátara junto con otros miembros en peligro de extinción del espectacular ecosistema de Nueva Zelanda. A pesar de la vertiginosa profusión de vida del país, Nueva Zelanda está experimentando una rápida pérdida de biodiversidad como resultado de las especies invasoras, la destrucción del hábitat y los efectos del cambio climático.

Para obtener más información sobre esta investigación, lea An Ancient Reptile in Peril: The Curious Genome of the Tuatara.

Referencia: "El genoma del tuatara revela características antiguas de la evolución del amniote" por Neil J. Gemmell, Kim Rutherford, Stefan Prost, Marc Tollis, David Winter, J. Robert Macey, David L. Adelson, Alexander Suh, Terry Bertozzi, José H. Grau, Chris Organ, Paul P. Gardner, Matthieu Muffato, Mateus Patricio, Konstantinos Billis, Fergal J. Martin, Paul Flicek, Bent Petersen, Lin Kang, Pawel Michalak, Thomas R. Buckley, Melissa Wilson, Yuanyuan Cheng, Hilary Miller, Ryan K. Schott, Melissa D. Jordan, Richard D. Newcomb, José Ignacio Arroyo, Nicole Valenzuela, Tim A. Hore, Jaime Renart, Valentina Peona, Claire R. Peart, Vera M. Warmuth, Lu Zeng, R. Daniel Kortschak , Joy M. Raison, Valeria Velásquez Zapata, Zhiqiang Wu, Didac Santesmasses, Marco Mariotti, Roderic Guigó, Shawn M. Rupp, Victoria G. Twort, Nicolas Dussex, Helen Taylor, Hideaki Abe, Donna M. Bond, James M. Paterson , Daniel G. Mulcahy, Vanessa L.González, Charles G. Barbieri, Dustin P. DeMeo, Stephan Pabinger, Tracey Van Stijn, Shannon Clarke, Oliver Ryder, Scott V.Edwards, Steven L. Salzberg, Lindsay Anderson, Nicola Nelson, Clive Stone y Ngatiwai Trust Board, 5 de agosto de 2020, Naturaleza.DOI: 10.1038 / s41586-020-2561-9

El coautor del estudio, Clive Stone, del Ngatiwai Trust Board, Whangarei, Nueva Zelanda, dijo: “Creo que es importante que reconozcamos a algunas de las personas clave de Ngatiwai que hicieron posible este proyecto: Nga Rangatira, Houpeke Piripi, Te Warihi Hetaraka y Hori Parata quien nos guió, nos informó e inspiró a completar este viaje ”.

Wilson también está acompañado por el coautor Shawn Rupp, investigador de bioinformática en el Biodesign Center for Biocomputing, Security and Society y Marc Tollis, anteriormente en el Biodesign Institute, ahora investigador de la Northern Arizona University.