Los pájaros cantores contienen un cromosoma adicional ausente en el resto de las aves

Cromosomas adicionales (GRC) en células germinales de aves cantoras.

Torgasheva et al. / PNAS, 2019

 

Las células germinales de todos los tipos de aves cantoras contienen un cromosoma adicional, inexistente en otras células del cuerpo. Se trata del cromosoma número 41, el cual fue eliminado de las células somáticas y de las células espermátidas, transmitiéndose únicamente a través de las hembras. El estudio fue publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences.

Los pájaros cantores (Passeri) presentan en la mayoría de las células de su organismo 40 pares de cromosomas. Pero, en 1998 se encontró un cromosoma supernumerario inusual para dos especies aviares relacionadas: pinzón cebra (Taeniopygia guttata), y pinzón bengalíes (Lonchura striata domestica)El hallazgo fue considerado como una curiosidad genética. Este gran cromosoma de línea germinal restringida (GRC) está presente en las células germinales de las hembras, así como en los precursores de las células germinales de los machos, pero de ellas fue "expulsada" en el proceso de maduración de los espermatozoides, transmitiéndose en la actualidad solo a través de los ovocitos. Hasta el momento, su origen, distribución entre los linajes aviares y su función eran desconocidos.

Ahora, un grupo de investigadores dirigido por Pavel Borodin del Instituto Novosibirsk de Citología y Genética del SB RAS (Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Rusia), investigaron 14 especies de aves cantoras provenientes de 9 familias diferentes, así como 8 especies de aves otras órdenes de aves: gansos, patos, pollos, palomas, gaviotas, vísperas, halcones y loros. 

Al utilizar la inmunolocalización de proteínas meióticas clave, encontraron que las GRC de tamaño variable y contenido genético están presentes en las 16 especies de aves paseriformes investigadas, y ausentes en los genomas de la línea germinal de las otras ocho no pertenecientes a las Passeri. Los resultados de la hibridación in situ fluorescente de sondas de GRC microdiseccionadas y su secuenciación indican que los GRC muestran poca homología entre las especies de aves cantoras y contienen una variedad de elementos repetitivos y secuencias únicas con parálogos en el genoma somático. 

"Descubrimos que, a diferencia de otras especies de aves y la mayoría de los otros animales, todos los linajes de aves cantoras examinados contienen un número diferente de cromosomas en los genomas somáticos y de línea germinal. Sus células germinales tienen un cromosoma restringido de línea germinal (GRC) adicional. Los GRC contienen material genético altamente duplicado representado por elementos repetitivos y secuencias homólogas a regiones únicas del genoma somático. Sorprendentemente, los GRC incluso en especies muy relacionadas, varían drásticamente en tamaño y muestran poca homología. Nuestra hipótesis es que el GRC se formó como un microcromosoma parásito adicional en el ancestro de las aves cantoras hace unos 35 millones de años, y posteriormente experimentó cambios significativos en tamaño y contenido genético, convirtiéndose en un componente importante del genoma de la línea germinal", explicó Borodin.

Paralelamente, dos equipos de investigación independientes encontraron (12) que los cromosomas en las células germinales del pinzón cebra contienen genes similares pero no idénticos a los genes de las células somáticas. Algunos de estos genes están presentes en múltiples copias y producen ARN y proteínas en los testículos y ovarios de aves maduras.
 

Escenario de la emergencia y evolución de la GRC.

PNAS / Torgasheva et al.

 

Vuela vuela, no te hace falta equipaje

Los autores del estudio declaran desconocer cuál es la necesidad y ventajas que éste cromosoma adicional ofrece a sus portadores. "Tal vez fue ella la que permitió que los pájaros cantores se convirtieran en el suborden más numeroso (más de 5.000 de un total de 9.000 / 10.000 especies de aves), crearan muchas formas, hermosas y sorprendentes, y capturaran muchos nichos ecológicos en todos los continentes", dijo el científico.

Asimismo, creen que la GRC de los pájaros cantores se puede ver como un intento evolutivo para aumentar local y temporalmente el número de copias de los genes deseados sin aumentar el tamaño total del genoma y el peso corporal. Las aves necesitan copias adicionales de genes en las células germinales durante un corto período de reproducción, solo para producir una gran cantidad de espermatozoides y cargar ovocitos con grandes cantidades de proteínas. Y no se necesitan copias de estos genes durante todo el año y en todas las células somáticas.

"Si tomamos en cuenta que el código genético de aves pequeñas pesa alrededor de 0.1 picogramos, y el genoma completo pesa 1.2 picogramos, resulta ser una carga muy pesada, la cual se continua desarrollando y multiplicando durante toda la vida en todas las células del organismo. Un conjunto de genes reproductores es más conveniente para almacenar en una pequeña caja de herramientas ", remató Borodin.

Anteriormente, ornitólogos británicos descubrieron que la selección sexual entre las aves se rige por dos parámetros no combinables: el brillo del plumaje y la diversidad del canto. Por lo que cuanto más monótonas son las canciones de los machos, más difiere el color de su plumaje del color de la hembra.

 

Sofía Dottori Fontanarrosa
Esta noticia ha sido publicada originalmente en N+1, ciencia que suma.

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