Secuenciado un extraño cromosoma en los pájaros cantores

La capacidad de reproducción es un rasgo fundamental de los seres vivos, y averiguar cómo ha evolucionado y cómo funciona al nivel genético es de gran interés para los biólogos evolutivos.

El cromosoma podría desempeñar un papel importante en la biología reproductiva de estas aves

Durante el comienzo del desarrollo de un embrión, las células se dividen en dos tipos principales, germinales y somáticas. Las células de la línea germinal se alojan en los órganos reproductivos y contienen toda la información genética que se transmite a la siguiente generación a través de los gametos, mientras que las células somáticas forman el resto del organismo.

Los biólogos han descubierto que, en algunos organismos, ciertos genes y secuencias de ADN repetitivas se eliminan cuando las células son determinadas como somáticas, lo que implica que no todas las células de estos organismos contienen genomas con el mismo contenido genético.

En algunas especies la diferencia implica a cromosomas completos que están restringidos a la línea germinal, como es el caso de los pinzones cebra. Un investigación, liderada por un equipo internacional y con participación del departamento de Genética de la Universidad de Granada, ha permitido secuenciar un cromosoma que se estableció en los pájaros cantores hace decenas de millones de años.

Los resultados, publicados en la revista Nature Communications, muestran que este cromosoma, denominado GRC (del inglés Germline-restricted Chromosome) podría desempeñar un papel importante en la biología reproductiva de estas aves, ya que contiene copias de genes necesarios para el desarrollo embrionario.

Historia evolutiva del cromosoma 

Los científicos realizaron en pinzones cebra un análisis genómico, transcriptómico y proteómico integral de GRC, el cromosoma más grande del genoma de esta especie y constituye más del 10 % de su ADN.

“El GRC es un cromosoma muy extraño. Descubrimos que algunos de sus genes se repiten decenas o incluso cientos de veces, mientras que las células somáticas solo tienen una copia”, señala Cormac Kinsella, uno de los primeros autores del estudio.

El cromosoma es el más grande del genoma de esta especie y constituye más del 10 % de su ADN

Al identificar genes específicos y compararlos con datos genómicos de otras especies, estos investigadores han podido desentrañar la historia evolutiva de GRC. Las conclusiones muestran que este cromosoma se originó hace decenas de millones de años y probablemente está presente en todas las especies de pájaros cantores, que representan la mitad de las especies de aves.

También piensan que GRC se convirtió en un factor importante en el desarrollo de las aves porque contiene muchos genes asociados con el inicio del desarrollo embrionario. Debido a que no está presente en las células somáticas, la expresión de sus genes solo afecta a las células de la línea germinal, protegiendo así a las células somáticas de posibles efectos negativos.

“Como encontramos expresión del contenido génico de GRC a niveles de ARN y proteína, así como evidencias de que la selección natural actúa sobre sus genes, esperamos que este sea el punto de partida de nuevos descubrimientos fascinantes”, concluye Francisco Ruiz-Ruano, coautor del estudio y miembro de la Universidad de Granada durante la investigación.

Referencia:

Cormac M. Kinsella et al. “Programmed DNA elimination of germline development genes in songbirds” Nature Communications DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-019-13427-4