Investigadores españoles secuencian el genoma del 'pez bruja': la última pieza del puzle de la evolución

Los mixinos o 'pez bruja' (hagfish) son una especie enigmática: se encuentra en la zonas oceánicas profundas, libera mucosidades como mecanismo de defensa y es el gran carroñero del mar, eliminando incluso los restos de las ballenas que se hunden tras fallecer. Y uno de sus grandes misterios era su genoma, el único de entre los vertebrados que se mantenía oculto y sin referencias. La complejidad de estos genes, con múltiples microcromosomas y secuencias repetitivas difíciles de secuenciar, era una de las causas. La dificultad para acceder a muestras del animal era otra.

Ahora, un equipo científico internacional dirigido por el investigador Juan Pascual Anaya de la Universidad de Málaga (UMA) ha logrado secuenciar el primer genoma de los mixinos. Han participado 40 autores de 30 centros en siete países diferentes y los datos, publicados en Nature Ecology & Evolution, permiten descifrar la historia evolutiva de duplicaciones genómicas –las veces en las que un genoma se duplica por completo- que tuvieron lugar en los ancestros de los vertebrados, una familia que incluye a los seres humanos.

"Este estudio nos ayuda a entender los cambios en el genoma, el manual de instrucciones con el que se forman los seres vivos, y sus estructuras más singulares, como el cerebro complejo, la mandíbula y las extremidades”, explica Anaya en un comunicado de la UAM. Las instituciones que han formado el consorcio de investigación han reunido a centros de España, Reino Unido, Japón, China, Italia, Noruega y Estados Unidos, destacando la Universidad de Tokio, la Academia China de la Ciencia o el Centro de Regulación Genómica de Barcelona.

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La Academia China ha sido instrumental para obtener muestras del Eptatretus burgeri, un mixino que habita en las costas del Pacífico asiático. La recolección de estos datos es compleja, explica Anaya. "Estos microcromosomas son perdidos durante el desarrollo del animal, de manera que solo los órganos genitales mantienen un genoma completo". Sin embargo, las nuevas técnicas avanzadas –Hi-C- de proximidad cromosómica han logrado producir datos que amplían hasta 400 veces el tamaño de este genoma, permitiendo ensamblarlo a nivel cromosómico.

Un ejemplar de 'pez bruja'. Yu et al. Universidad de Málaga

"Esto nos ha permitido comparar, por ejemplo, el orden de los genes en los vertebrados, incluyendo tiburones y humanos", prosigue el investigador. Esto ha zanjado uno de los debates "más importantes" en evolución genómica: el número de duplicaciones genómicas y "cuándo ocurrieron durante el origen de los distintos linajes de vertebrados".

La solución al puzle evolutivo, enuncia Anaya, es la siguiente: el ancestro común de todos los vertebrados derivó de una especie que duplicó su genoma por completo una sola vez. Más tarde, prosigue, los linajes que dieron lugar a los vertebrados mandibulados y no mandibulados modernos se separaron. Cada uno de ellos volvió a multiplicar su genoma de forma independiente. Los primeros, entre los que se encuentran los humanos, los duplicaron. Los linajes no mandibulados, por el contrario, lo triplicaron.

El impacto del hallazgo

La investigación multidisciplinar se completa con un análisis de la funcionalidad de los genomas a partir de muestras extremadamente raras de embriones de mixinos, realizado en el prestigioso laboratorio del profesor Shigeru Kuratani de RIKEN. También incluye un estudio sobre el posible impacto de las duplicaciones genómicas en cada uno de los vertebrados desarrollado junto con el profesor Phil Donoghue de la Universidad de Bristol y miembro de la Royal Society.

Este trabajo es clave para comprender la historia evolutiva de los vertebrados, ya que proporciona perspectivas sobre los eventos genómicos que impulsaron la aparición de características importantes. Estos rasgos incluyen la estructura cerebral, los órganos sensoriales o las células de la cresta neural, que habrían permitido un incremento de la complejidad reguladora. Es decir, un mayor número de los interruptores que encienden y apagan los genes, multiplicando entre otros factores las respuestas fisiológicas de las especies frente al cambio.