Las bases genéticas de la evolución adaptativa
Un estudio revela complejos reordenamientos cromosómicos en un insecto palo
Entender la base material de la evolución adaptativa ha sido un objetivo central de la biología desde al menos los tiempos de Darwin. Uno de los debates actuales es si la evolución adaptativa depende de muchas mutaciones con efectos pequeños y más o menos iguales, o si está impulsada por una o unas pocas mutaciones que causan cambios importantes en los rasgos.
Una hembra de insecto palo verde (Timema cristinae) se mezcla con una lila de California (Ceanothus). Un estudio publicado por el investigador de la Universidad Estatal de Utah Zachariah Gompert y sus colegas en el número del 18 de abril de 2025 de la revista Science de la AAAS revela complejos reordenamientos cromosómicos en un insecto palo.
Aaron Comeault
Los reordenamientos cromosómicos, en los que grandes trozos de cromosomas se invierten, desplazan, borran o duplican, son una posible fuente de esas "macromutaciones" a gran escala. Sin embargo, ha sido difícil caracterizar los reordenamientos cromosómicos con los métodos de secuenciación de ADN comúnmente probados.
Muchos organismos, incluidos los humanos, son diploides, es decir, tienen dos juegos de cromosomas, uno de cada progenitor. Lo mismo ocurre con los insectos palo. Esto dificulta la identificación de reordenamientos cromosómicos entre especies a la hora de ensamblar genomas.
"En el pasado, hemos promediado los datos de cada conjunto cromosómico, pero la limitada precisión de este método no cuenta toda la historia", explica Zachariah Gompert, biólogo evolutivo de la Universidad Estatal de Utah. "El uso de enfoques moleculares y computacionales más recientes que generan ensamblajes genómicos por fases, en los que las dos copias de cada cromosoma se ensamblan por separado, nos ha permitido mostrar directamente cómo los complejos reordenamientos cromosómicos han permitido a los insectos palo adaptarse siendo crípticos en diferentes plantas huésped y evitar así la depredación."
Gompert y sus colegas informan de que la divergencia adaptativa en el patrón de color críptico se basa en dos reordenamientos cromosómicos distintos y complejos, en los que millones de bases de ADN se voltearon hacia atrás y se trasladaron de una parte de un cromosoma a otra, de forma independiente en poblaciones de insectos palo de distintas montañas.
Los científicos estudiaron insectos Timema cristinae con patrones de color variados, recogidos en dos montañas cercanas a Santa Bárbara (California). Estos insectos sin alas, que se alimentan de plantas, están divergentemente adaptados a dos especies diferentes de plantas en los hábitats de chaparral costero. Uno de los insectos palo es de color verde, lo que le permite confundirse con la lila de California, mientras que el otro presenta una fina franja blanca en el dorso que lo hace casi indetectable entre las hojas aciculares del arbusto chamise.
Gompert y sus colegas demostraron que esta diferencia adaptativa en el patrón de color se explica casi por completo por la presencia o ausencia de estos complejos reordenamientos cromosómicos individuales.
"La nueva tecnología de ensamblaje genómico por fases utilizada en este estudio fue una pieza fundamental para ayudarnos a examinar cómo evolucionó el patrón de color en estos insectos", afirma Gompert, profesor del Departamento de Biología y del Centro de Ecología de la USU. "Nuestros hallazgos sugieren que los reordenamientos cromosómicos podrían estar más extendidos y ser más complejos de lo que pensábamos".
Dice que estas mutaciones, a pesar de ser grandes, son fáciles de pasar por alto utilizando los enfoques tradicionales de secuenciación de ADN.
"Los reordenamientos cromosómicos pueden ser difíciles de detectar y caracterizar con los métodos habituales", afirma Gompert. "Esencialmente estamos explorando la 'materia oscura' del genoma".
La variación estructural, dice, en lugar de ser rara, puede estar disponible regularmente para impulsar la evolución.
"Sólo estamos arañando la superficie", afirma Gompert. "Nos han faltado las herramientas para detectar la variación estructural, pero con la mejora de la tecnología tenemos la hipótesis de que desempeña un papel más importante en la evolución de lo que se reconocía hasta ahora."
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