Uno de los patrones a gran escala más interesantes en la evolución es el paralelismo. Por ejemplo, el vuelo ha evolucionado muchas veces, en paralelo, de numerosos organismos no voladores; Muchas especies de vertebrados que no son peces han evolucionado nadando, en paralelo. Un estudio descubrió una evolución paralela en la armadura corporal entre peces espinosos de agua dulce de numerosos antepasados de agua salada.
Otra cosa interesante sobre la evolución, que solo se ha apreciado en las últimas décadas, es el hecho de que no existe una simple correspondencia entre genes y rasgos. Raramente un gen determina un rasgo, y raramente varía un rasgo debido a un gen. Hay docenas de ejemplos de relaciones simples de rasgos genéticos, muchas de las cuales fueron descubiertas hace años. Debido a que estas relaciones eran relativamente fáciles de encontrar y describir, nuestros libros de texto están llenos de ellas y nuestro pensamiento sobre la genética se basó durante mucho tiempo en ellas. Pero esto es un poco como basar nuestra concepción de cómo funcionan todos los vehículos al comprender profundamente el funcionamiento de un vagón de juguete. La mecánica y la ingeniería de un pequeño vagón rojo no nos ayudarán a comprender las escaleras mecánicas, los submarinos o los sistemas de lanzamiento lunar Apollo. Ahora creemos que la mayoría de los genes afectan múltiples rasgos y la mayoría de los rasgos están afectados por múltiples genes, y que todo es muy complejo.
Un estudio reciente que analiza el comportamiento espinoso parece ser un ejemplo de un gen que afecta a múltiples rasgos.
Los espinosos son miembros de la familia de peces Gasterosteidae, con especies que viven en agua salada y dulce. Los espinosos de agua dulce evolucionaron a partir de antepasados de agua salada que fueron encerrados hace menos de 17, 000 años en muchos lugares del hemisferio norte. Por esta razón, las diferencias entre los espinosos de agua dulce y salada representan una evolución reciente y rápida entre un grupo conocido de especies y, por lo tanto, son especialmente interesantes para los científicos.
Los espinosos de agua salada tienen hasta 36 placas óseas asociadas con un número menor de espinas afiladas. Estas placas y espinas protegen al pez de los depredadores, pero su producción y mantenimiento son costosos. Las placas óseas requieren calcio adicional, lo cual es raro en algunos ambientes, y restringen los movimientos corporales de los peces.
Los espinosos de agua dulce tienden a tener menos espinas y placas óseas. Algunos tienen un espacio en la fila de platos (esto se llama "morfo parcial") mientras que otros tienen solo unos pocos platos en el extremo posterior del pez ("morph bajo"). El agua dulce tiene menos calcio que el agua salada, por lo que puede ser una adaptación a un recurso limitante. Además, los ambientes de agua dulce tienden a tener menos depredadores que los ambientes de agua salada, por lo que las características protectoras de las placas óseas pueden ser menos importantes en el agua dulce; tal vez hubo una selección natural relajada en esta armadura, y con el tiempo se perdió en muchas poblaciones diferentes en paralelo.
En un estudio de 2005, los científicos observaron un gen ( Eda ) que determina el crecimiento de la placa ósea y descubrieron que los espinosos de agua dulce tenían una variante del gen que causaba la formación de menos placas en esas poblaciones. El gen Eda probablemente cumple una función reguladora, por lo que podría determinar uno de una variedad de fenotipos desde la versión de agua salada totalmente blindada hasta las dos versiones blindadas menores que se encuentran en agua dulce. Una combinación de análisis genéticos y de población llevó a los investigadores a descubrir que la mayoría de los espinosos de agua dulce en el hemisferio norte que exhiben una pérdida de placas óseas lo hacen porque todos heredaron una variante de Eda que es rara en las poblaciones originales de agua salada. Por lo tanto, el rasgo evolucionó en paralelo en muchos linajes, todos los cuales provenían de diferentes poblaciones de agua salada, pero también evolucionó a partir de una sola forma preexistente del gen. Sin embargo, también se descubrió que uno o más de los espinosos del hemisferio norte con placas óseas reducidas obtuvieron este rasgo de un cambio genético completamente diferente.
Este rasgo es, por lo tanto, un ejemplo de una característica determinada por más de un gen, y un ejemplo de evolución paralela que ocurre por más de un medio.
Un segundo estudio que se acaba de informar en una reunión científica analiza lo que parece ser una pregunta completamente diferente sobre la evolución de la espinosidad. La mayoría de los espinosos forman escuelas, que es una adaptación común entre los peces, siguiendo el principio de que hay seguridad en los números. Pero hay una población de espinosos de agua dulce que no forma escuelas. Los espinosos del lago Paxton, en Columbia Británica, Canadá, nadan solos la mayor parte del tiempo. En lugar de formar escuelas, se esconden en una espesa vegetación en el fondo del lago Paxton.
El equipo de investigación dirigido por Anna Greenwood, del Centro de Investigación del Cáncer Fred Hutchinson en Seattle, diseñó una máquina para evaluar y medir el comportamiento escolar en espinillas. Consiste en un grupo de peces falsos que parecen móviles y que se mueven juntos como una escuela robótica en un círculo alrededor de un gran acuario. Cuando los peces de una población escolar de espinosos se colocaron en el agua con esta máquina, se unieron a los peces falsos y nadaron con ellos. Cuando los peces de la población no escolarizada se colocaron en el agua con esta máquina, no se criaron. Estas dos poblaciones están tan estrechamente relacionadas que pueden cruzarse. Los investigadores probaron la descendencia de los peces en edad escolar y no escolar para ver qué comportamiento exhibiría cada pez. Como era de esperar, algunos estudiaron y otros no. Una vez que se separaron los peces híbridos, se examinaron sus genes para ver si había una firma particular que acompañara la escolarización versus la natación solitaria.
Resulta que el gen que parece controlar el comportamiento escolar en estos peces no es otro que Eda, el mismo gen que controla la cantidad de placas óseas.
Por lo tanto, los retrocesos no solo nos dan un gran ejemplo de cómo puede surgir la evolución paralela, sino también un gran ejemplo de un gen que afecta a más de un rasgo. pero como funciona? Los peces que no desarrollan placas óseas tampoco desarrollan una línea lateral completamente funcional. Una línea lateral es un órgano sensorial que tienen muchos peces que les permite detectar movimiento en otras partes del agua. Algunos peces depredadores usan la línea lateral para encontrar sus presas, otros peces usan la línea lateral para detectar depredadores y, por lo tanto, evitan convertirse en presas, y los peces en edad escolar usan la línea lateral para realizar un seguimiento de los otros peces en el banco. Aparentemente, los espinosos con las líneas laterales poco desarrolladas no pueden ir a la escuela porque no pueden sentir adecuadamente a los otros peces con los que tendrían que coordinar sus movimientos.
Fuentes:
Colosimo, Pamela F., Kim E. Hosemann, Sarita Balabhadra, Guadalupe Villarreal, Jr., Mark Dickson, Jane Grimwood, Jeremy Schmutz, Richard M. Myers, Dolph Schluter y David M. Kingsley. 2005. Evolución paralela generalizada en Sticklebacks por fijación repetida de Ectodysplasin Alleles Science 25 de marzo de 2005: 307 (5717), 1928-1933.
Pennisi, Elizabeth. 2012. Robótica Fish Point to Schooling Gene. Noticias y análisis. Science 335 (6066): 276-277. DOI: 10.1126 / science.335.6066.276-b
