Observan por primera vez la adaptación del genoma a los cambios de temperatura

Heat_Wave_2011web,005.06.2013 INVESTIGAR   –  Investigadores de la Universitat Autònoma de Barcelona han estudiado por primera vez el efecto de una ola de calor sobre la composición genética de una especie. Los científicos vienen monitorizando la evolución de la mosca Drosophila subobscuradesde hace 37 años, y han observado cómo la ola de calor de la primavera de 2011 causó una dramática alteración en la composición genética de las poblaciones de este organismo, debido a una rápida proliferación de genotipos más tolerantes a las altas temperaturas. La investigación se publica hoy en Biology Letters.

Los científicos monitorizan la evolución de Drosophila subobscura, una pequeña mosca muy común en todo el continente europeo, desde 1976. La investigación se centra en un tipo concreto de variabilidad genómica denominado polimorfismo cromosómico de inversiones. El estudio ha permitido comparar cómo cambian los genomas de las moscas de primavera a verano, de verano a otoño y de otoño a primavera a lo largo de los años.

En trabajos anteriores a 2011, centrados en uno de los cinco pares de cromosomas de D. subobscura y en una población cercana a la ciudad de Santiago de Compostela, los investigadores observaron que este tipo de variación está relacionada con la adaptación a la temperatura ambiental. Pudieron identificar dos tipos de variantes genéticas: una que confiere adaptación al frío, ya que su frecuencia aumenta siempre durante el invierno, y otra que confiere adaptación al calor, con una pauta de comportamiento opuesta. Los científicos observaron cómo la frecuencia relativa de ambos tipos de variantes ha venido evolucionando tal y como se esperaría de los efectos del calentamiento climático. Comparadas con las moscas de los años 70, las actuales presentan una mayor proporción de variantes tolerantes al calor.
En abril de 2011, la monitorización coincidió con la intensa ola de calor que asoló el oeste de Europa y otras partes del mundo. Los científicos ampliaron el estudio considerando no sólo el par cromosómico investigado hasta entonces, sino los cinco pares de cromosomas de la especie, y tomando muestras de moscas en una población adicional localizada en Gordexola, cerca de Bilbao. De este modo las conclusiones son extrapolables a escala genómica, y también a escala geográfica, al tercio norte de España.

En un artículo en la prestigiosa revista Biology Letters, de la Academia Nacional de Ciencias del Reino Unido, los científicos demuestran que la ola de calor de 2011 alteró dramáticamente la composición genética de las poblaciones naturales de Drosophila subobscura. En plena primavera, y en tan solo una generación, las poblaciones adquirieron una configuración genética típica del verano a causa de la ola de calor.
Según han podido calcular los investigadores, la diferencia en éxito reproductivo entre genotipos sensibles y resistentes a la ola de calor fue extremadamente intensa: durante la ola de calor las  moscas portadoras de las variantes genómicas tolerantes al aumento de temperatura  dejaron por término medio cinco veces más descendientes que las portadoras de las variantes sensibles a estos cambios.
Los investigadores han podido también observar que, tras la ola de calor, las poblaciones recobraron la composición genética anterior al evento. Esto demuestra que  algunos organismos poseen una elevada resiliencia genética frente a este tipo de perturbaciones ambientales.

Nuestros resultados indican que la resistencia al calor tiene un origen genético. No obstante, no podríamos hablar de un gen del calor o un gen del frío, sino que los factores genéticos de la resistencia al calor están distribuidos por todo el genoma, al menos en estos organismos”, afirma Francisco Rodriguez-Trelles, investigador de la UAB que ha coordinado el hallazgo. Para Rodriguez-Trelles “los resultados que hemos obtenido son una prueba fehaciente de que el incremento de temperatura está influyendo en la evolución de algunas especies”
En la investigación también han participado Rosa Tarrío y Mauro Santos, investigadores del Grupo de Biología Evolutiva del Departamento de Genética y de Microbiología de la UAB.

Imagen: Efectos genéticos de la ola de calor de abril de 2011. Sobre el área de Europa afectada por la ola de calor se muestra la mosca Drosophila subobscura y una de las variantes cromosómicas que confieren adaptación al calor. La gráfica muestra la anomalía genética causada por la ola de calor, donde se indica la estación (S: primavera; ES: principio de verano; LS: final de verano; A: otoño) y la magnitud del efecto genético. La banda gris representa el rango habitual para la composición genética en cada estación y los puntos negros y blancos los valores observados en 2011 y 2012, respectivamente. El punto rojo indica la anomalía genética detectada en abril de 2011, que se aparta visiblemente de la composición genética habitual.

Fuente:

Universidad Autónoma de Barcelona.