Pálido, encogido y ciego, el pez cavernario somalí vive una vida tranquila en las aguas más hambrientas del mundo. Con su espantosa palidez y sin ojos para hablar, estos peces pastosos no parecen tener mucho en común con los mamíferos, pero el humilde pez cueva tiene mucho más de lo que parece.
Los científicos informaron ayer en la revista Current Biology que los peces de las cavernas podrían arrojar algo de luz sobre un misterioso capítulo de la evolución de los mamíferos: la pérdida de la reparación del ADN con energía solar. La mayoría de los organismos tienen mecanismos para reparar sus propias moléculas de ADN activadas por la luz solar, pero los mamíferos perdieron el rasgo en algún punto del camino, al igual que el pez cavernario somalí.
Como el manual de instrucciones para la vida, el ADN es una mercancía preciosa. El daño sostenido a este código vital contribuye tanto al envejecimiento como a una mayor susceptibilidad al cáncer. Desafortunadamente, el proceso de copiar y leer el ADN puede estar plagado de errores, y el entorno que nos rodea está lleno de peligros, que van desde productos químicos nocivos hasta rayos de luz ultravioleta capaces de alterar las secuencias genéticas.
Pero gracias a un conjunto de máquinas celulares capaces de reparar el ADN comprometido, la mayoría de estos percances genéticos se rectifican sin consecuencias. Entre estas capacidades de reparación cruciales se encuentra el sistema de fotorreactivación, que utiliza una enzima solar llamada fotoliasa para corregir los errores en el ADN causados por la exposición a la radiación UV. Este mecanismo de defensa inteligente significa que el mismo peligro que daña el ADN, la luz solar, también desencadena un sistema de reparación para el código genético.
Los mamíferos y los peces de las cavernas son bastante diferentes, pero ambos se han adaptado a la vida en la oscuridad. Muchos mamíferos nocturnos, como este gato, tienen una capa de tejido en el ojo que mejora su visión nocturna y hace que sus ojos parezcan "brillantes". (Thomas Euler / flickr) Si bien la fotorreactivación está muy extendida en el árbol de la vida, está completamente ausente en los mamíferos. Y durante mucho tiempo, pensamos que estábamos solos. Pero los científicos comenzaron a descubrir un puñado de especies de hongos y nematodos (y algunas poblaciones seleccionadas de crustáceos unidos a cuevas) que también habían perdido sus capacidades de reparación de ADN con energía solar. La última incorporación al grupo de moradores oscuros, el pez cavernario somalí, podría ser el primer vertebrado no mamífero que haya experimentado un paso similar en la historia de la evolución.
"[La fotorreactivación] es un sistema que está muy conservado, desde las bacterias hasta las plantas y muchos animales", dice Nicholas Foulkes, biólogo del Instituto de Tecnología de Karlsruhe en Alemania. "Cuando ves la pérdida de la función, es profunda".
Entonces, ¿cómo podría un pez cueva parecerse a un mamífero? Resulta que la respuesta nos mantiene literalmente en la oscuridad. Nuestros antepasados de mamíferos disfrutaron de un estilo de vida muy nocturno, dice la bióloga evolutiva Roi Maor del University College London. Cientos de millones de años atrás, nuestros antepasados de animales de sangre caliente pueden haberse escondido durante el día para evitar ser comidos por dinosaurios amantes del sol.
Esta naturaleza nocturna puede haber activado un principio de "úsalo o piérdelo" en nuestra evolución. Los rasgos más soleados (como la fotorreactivación con energía solar) podrían haberse descartado debido a unos 100 millones de años de desuso, dice Maor. Estas pérdidas genéticas persistieron en los tiempos modernos, incluso después de que los mamíferos comenzaron a aventurarse nuevamente a la luz del día.
El grupo de investigación de Foulkes, incluido el autor principal del nuevo estudio Haiyu Zhao, se propuso estudiar la reparación del ADN en otros animales nocturnos para aprender más sobre la pérdida de los mecanismos de fotorreactivación. El pez cavernario somalí ( Phreatichthys andruzzii ), con su aversión a la luz solar, era una criatura perfecta para examinar.
Primero, sin embargo, los investigadores necesitaban un punto de comparación. Para esto, eligieron otro pez de agua dulce como papel de aluminio: el pez cebra, un alimento básico bien estudiado en muchos laboratorios biológicos. Como la mayoría de los otros animales, los genomas del pez cebra codifican el sistema de fotorreactivación activado por la luz solar, lo que les permite sobrevivir a la exposición a altas dosis de radiación UV en entornos bien iluminados. Pero el pez cebra con rayos UV atrapado en la oscuridad total es más sensible a las repercusiones del daño del ADN.
Por otro lado, cuando los investigadores realizaron estos mismos experimentos con peces de las cavernas somalíes, los peces eran hipersensibles a los rayos UV. En la naturaleza, la especie vive en completo aislamiento de la luz solar, y la exposición de los peces a condiciones que imitaban la luz solar no los ayudó a sobrevivir a la radiación UV.
Estos peces de las cavernas somalíes ciegos en realidad son bastante fáciles de ver ... incluso si no tienen ninguno. (Luca Scapoli / Universidad de Ferrara) Al profundizar en los genomas de los peces, los investigadores descubrieron que el pez cebra fabrica tres fotoliasas restauradoras que se activan en presencia de la luz solar, mientras que el pez cueva somalí codifica solo un sistema roto. Tras un examen más detallado, los investigadores pudieron determinar las diferencias en cómo el pez cebra y el pez cueva controlaban la expresión de fotoliasa.
En presencia de luz, una "clave" molecular en las células del pez cebra es guiada a un "bloqueo" genético, que se libera para activar los mecanismos de reparación del ADN. El pez cueva, por extraño que parezca, parecía tener cerraduras intactas, listas para liberar la expresión de fotoliasa, pero las llaves parecen haberse perdido con el tiempo. El equipo de Foulkes está buscando claves dañadas o faltantes en el genoma de los peces de las cavernas.
"Es como si la evolución estuviera atrapada en el acto", dice Foulkes. "Se puede ver el proceso por el cual se pierde el sistema de reparación".
Más de 200 especies de peces de las cavernas pueblan la Tierra, pero este espécimen somalí es el primero en haber perdido el sistema de fotorreactivación. Sin embargo, incluso entre los peces de las cavernas, P. andruzzii es un extremista, después de haber pasado los últimos 3 millones de años fuera del sol. En la eterna oscuridad de las cavernas submarinas, lo mejor para este nadador es conservar energía para el largo camino por recorrer, según Foulkes, estos peces pueden vivir más de cincuenta años, lo que significa deshacerse de cualquier carga genética innecesaria.
Si bien los mamíferos no comparten los estilos de vida de los peces de las cavernas, estas pérdidas genéticas pueden revelar las oscuras trayectorias evolutivas que comparten las especies divergentes. En lugar de desarrollar un rasgo útil bajo presión ambiental, las criaturas parecen haber abandonado un sistema que ya no era útil, dice Silvia Fuselli, experta en peces de las cavernas de la Universidad de Ferrara en Italia.
"Quizás estos peces están reproduciendo algo que sucedió en nuestros antepasados hace millones de años", dice Foulkes.
Dado que algunas especies que evitan el sol probablemente aún eluden con éxito el descubrimiento humano en las cuevas cavernosas y las trincheras de aguas profundas de la Tierra, probablemente no hemos encontrado la última de las criaturas que han arrojado fotorreactivación. "Está apareciendo en estos peces, en hongos, en [crustáceos] ... va a ser algo que la gente encuentra constantemente", dice David Carlini, biólogo de la Universidad Americana que estudia crustáceos de agua dulce que habitan en cuevas.
Y hasta donde sabemos, P. andruzzii sigue siendo bastante único entre la mayoría de sus hermanos que odian la luz. Hasta que se puedan estudiar más especies que prefieren la oscuridad, el pez cavernario somalí puede ser la luz guía para resolver el misterio de cómo nosotros, los mamíferos, perdimos nuestra capacidad de curarnos al sol.
