Una comparación de coloridos peces del Caribe desafía las ideas sobre cómo surgen las especies

Los niños pequeños pueden nombrar algunos animales. Los niños mayores agrupan a los animales en categorías (aves, peces). Y los adolescentes pueden esbozar un árbol de la vida aproximado. Pero cuando 16 biólogos adultos —cinco de ellos afiliados al Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales— intentan explicar por qué los coloridos peces de arrecife conocidos como peces vacas o meros son especies diferentes, la cosa se complica. Sus resultados, publicados en la revista Science Advances, cuestionan las explicaciones habituales sobre el uso de las diferencias genéticas para distinguir a las especies.

“La mayoría de los estudios que explican cómo evolucionan las diferentes especies de un grupo comienzan mostrando un árbol genealógico basado en las diferencias genéticas entre las especies”, afirma Oscar Puebla, autor principal, investigador asociado de STRI y profesor del Centro Leibnitz de Investigación Marina Tropical (ZMT) en Alemania. “Pero en este caso, solo hay una división genética entre las 19 especies de peces vacas o meros”.

Las especies se forman cuando los animales se adaptan a nuevas condiciones. Los animales que no pueden adaptarse se extinguen y los que pueden adaptarse se reproducen, volviéndose tan genéticamente diferentes que ya no pueden cruzarse con otros animales del grupo original. Quizás los animales estaban aislados en espacio, como en lados opuestos de una cordillera; o sus caminos nunca se cruzaron porque estaban activos en diferentes momentos del día... pero, en general, independientemente de la causa, se volvieron genéticamente distintos. En las primeras etapas de la diferenciación de las especies, los animales aún pueden cruzarse y solo difieren en los genes que son directamente relevantes para la adaptación: la visión génica de la especiación. En principio, estos genes deberían permitir a los investigadores reconstruir un árbol genealógico.

“Para nuestra sorpresa, cuando examinamos los datos genéticos, nos dimos cuenta de que ningún gen por sí solo nos permite reconstruir un árbol genealógico para el grupo”, afirmó Martin Helmkampf, investigador sénior del ZMT. “Y estamos seguros de ello porque hemos analizado los genomas completos de 335 peces. Esto cuestiona la forma en que la gente piensa sobre qué son las especies y cómo surgen”.

Las coautoras Floriane Coulmance, primera ganadora de la beca posdoctoral D. Ross Robertson para estudios de campo sobre peces de arrecifes neotropicales, ahora en la Universidad de Lausana (Suiza), y Melanie Heckwolf, exbecaria posdoctoral de STRI, desarrollaron una innovadora cámara submarina con una carta de colores, lo que permitió describir los colores de los peces vivos píxel a píxel y comparar los colores incluso cuando los peces fueron fotografiados en condiciones de luz muy diferentes. Lea más sobre esto aquí, en nuestro artículo web Colores vivos.

Más tarde, los investigadores del grupo secuenciaron el genoma completo de 335 peces. Basándose en los datos sobre el color y los datos genéticos, identificaron un solo gen que parece estar involucrado en las diferencias entre especies. Este gen, llamado casz1, se expresa en la piel, los ojos y el cerebro de los peces vacas o meros y probablemente sea responsable de determinar los patrones de color y la elección de pareja. Sin embargo, ni siquiera este gen permite a los investigadores reconstruir un árbol genealógico para el grupo. Probablemente esto se deba a que las diferencias entre especies están codificadas por muchos genes que actúan de forma concertada.

“Así que, al final, tenemos que aceptar el hecho de que, en algunos casos, es imposible reconstruir un árbol genealógico que diferencie las especies”, afirma Helmkampf.

Existe una explicación muy similar para la especiación en las mariposas Heliconius, estudiadas en los laboratorios del Smithsonian en Gamboa, Panamá. Como afirma Owen McMillan, científico de STRI y coautor del estudio: “Si hay algo que hemos aprendido de nuestra capacidad para secuenciar los genomas de muchos individuos, es lo fluidas que son las fronteras entre lo que llamamos especies”. La hibridación entre especies ocurre con frecuencia y está resultando ser una forma importante de desarrollar rápidamente nuevos rasgos y/o explotar nuevos entornos en todo, desde los seres humanos hasta las mariposas, las aves y los peces de los arrecifes de coral. También es una forma de desarrollar rápidamente nuevas especies, algo que vemos en las mariposas y que probablemente esté ocurriendo con los peces vacas o meros. Por supuesto, esto hace que clasificar las cosas en grupos definidos sea un reto, pero es un testimonio notable de cómo funciona la evolución para crear la biodiversidad de la Tierra”.

Las afiliaciones de los 16 autores incluyen: The Leibnitz Center for Tropical Marine Research (ZMT); the Institute for Chemistry and Biology of the Marine Environment (ICBM); the Carlo von Ossietsky Universität Oldenburg; el Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales (STRI); el Instituto para el Estudio de las Ciencias del Mar (CECIMAR); la Universidad Nacional de Colombia sede Caribe; the Corporation Center of Excellence in Marine Science (CEMarin); the Division of Biosciences, Faculty of Life Science, University College London (UCL); the Senckenberg Research Institute and Natural History Museum, Frankfurt am Main; the LOEWE Centre for Translational Biodiversity Genomics, Frankfurt am Main, Germany; the Wellcome Sanger Institute, Tree of Life, Wellcome Genome Campus, Cambridge; el Laboratorio de Biología Acuática, Facultad de Biología, Universidad Michoacana de San Nicolás Hidalgo; el Laboratorio Nacional de Análisis y Síntesis Ecológica para la Conservación de Recursos Genéticos de México, Escuela Nacional de Estudios Superiores, Unidad Morelia, Universidad Nacional Autónoma de México, Morélia; the Department of Plant and Wildlife Sciences, Brigham Young University; the Institute of Clinical Molecular Biology (IKMB), Kiel University; School of Biological Sciences, The University of Oklahoma, Norman; el Departamento de Biología, Universidad del Valle, Cali, Colombia; the Ocean Science Foundation, Irvine; the Guy Harvey Research Institute; the Scripps Institution of Oceanography, University of California.