La evolución suele relacionarse con un aumento en la complejidad y la adquisición de nuevos genes. Sin embargo, los avances en la era genómica han revelado que la pérdida de genes es un fenómeno mucho más común en la evolución de las especies de lo que se creía, y puede contribuir a la aparición de adaptaciones biológicas que favorecen la supervivencia de los organismos.
Este mecanismo evolutivo, que en principio puede parecer contradictorio, se denomina como un enfoque genético de «menos, pero más», y ofrece una perspectiva inesperada dentro del nuevo paradigma evolutivo. En otras palabras, se trata de un proceso en el que la pérdida masiva de genes es seguida por expansiones significativas mediante duplicaciones génicas.
Esta es una de las principales conclusiones de un estudio publicado en la revista Molecular Biology and Evolution, liderado por un equipo de la Sección de Genética de la Facultad de Biología y el Instituto de Investigación de la Biodiversidad (IRBio) de la Universidad de Barcelona, con la colaboración de investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST) en Japón. La investigación revela nuevos patrones evolutivos y plantea un escenario inédito, donde las pérdidas y duplicaciones génicas a gran escala desempeñan un papel clave en la capacidad de cambio genético y adaptación evolutiva de los seres vivos.
En la actualidad, todavía existen muchas incógnitas sobre cómo la pérdida de genes influye en la diversificación de las especies y en la aparición de innovaciones evolutivas. Este fenómeno es un mecanismo ampliamente extendido en la biología y actúa como una fuerza impulsora de la evolución, capaz de generar variabilidad genética y favorecer adaptaciones biológicas.
Evolución de las familias de genes
Este estudio, desarrollado como parte de la tesis doctoral de Gaspar Sánchez-Serna, se centra en el análisis del genoma de Oikopleura dioica, un organismo nadador del zooplancton marino perteneciente al grupo de los tunicados, considerados parientes cercanos de los vertebrados y vinculados filogenéticamente a la evolución de la especie humana. Utilizando este modelo de estudio, un tunicado conocido como apendicularia, el equipo investigó la evolución de las familias de genes del factor de crecimiento de los fibroblastos (FGF), fundamentales en el desarrollo de los organismos.
El análisis de la señalización de FGF es clave para entender diversas funciones esenciales de la biología celular, como la proliferación, diferenciación, migración, apoptosis y supervivencia celular, desde el desarrollo embrionario hasta el mantenimiento de la homeostasis en el tejido adulto. Además, su estudio es fundamental para comprender cómo su disfunción puede estar implicada en diversas enfermedades. Este sistema de señalización tiene un origen evolutivo antiguo, ya presente al menos en el eumetazoo ancestral.
Los resultados del estudio indican que la pérdida génica redujo el número de familias de los factores de crecimiento FGF de ocho a solo dos: Fgf9/16/20 y Fgf11/12/13/14. A lo largo de la evolución, estas subfamilias supervivientes experimentaron duplicaciones, dando lugar a un total de diez genes en las apendicularias. Más concretamente, Fgf9/16/20 y Fgf11/12/13/14 podrían constituir un conjunto esencial de subfamilias que han mantenido funciones secretoras e intracelulares, respectivamente. Este hallazgo proporciona información clave sobre la evolución del sistema FGF.
Además, los expertos señalan que las pérdidas masivas de estos dos genes han ido de la mano de dos episodios de duplicaciones, cada uno afectando a una subfamilia distinta. Este proceso ha dado lugar a varios genes paralógicos de Fgf, configurando un escenario evolutivo que sigue el principio de «menos, pero más».
Este estudio ofrece una nueva visión sobre la evolución de las subfamilias de los FGF dentro del grupo de los cordados, destacando la combinación de pérdidas masivas y duplicaciones de familias génicas ancestrales. Estos eventos ocurrieron en la base del linaje apendicular, tras su separación de las ascidias. En conjunto, estos cambios han influido en la divergencia morfológica entre distintas especies de tunicados de vida libre, como Oikopleura dioica, aseguran los expertos.
La investigación también revela variaciones en la estructura de los genes FGF de Oikopleura dioica en distintas regiones del mundo, proporcionando la primera evidencia molecular de cómo estas poblaciones, en rápida evolución, están dando lugar a especies crípticas. Es decir, grupos de organismos con una morfología y un genoma muy similares que, hasta ahora, se habían clasificado dentro de una misma especie.
