La pérdida de extremidades en lagartos y serpientes transcurrió por caminos evolutivos distintos

Análisis genómicos realizados por científicos de Brasil y Alemania sugieren que diversos grupos de reptiles en condiciones ambientales similares desarrollaron adaptaciones convergentes, pero de manera independiente

Por André Julião  |  Agência FAPESP – Adaptado a las dunas del río São Francisco, en el norte del estado brasileño de Bahía, el pequeño lagarto Calyptommatus sinebrachiatus sobresale por la agilidad con la cual captura a sus presas y huye de sus predadores. Curiosamente, es posible que esa habilidad exista debido a una característica no muy común entre los lagartos: esta especie carece de patas, y pertenece a uno de los 26 grupos de animales que poseen extremidades diminutas o ausentes, entre ellos el de las serpientes.

Podría imaginarse que la pérdida de las extremidades transcurrió de la misma manera tanto entre los lagartos como entre las serpientes, toda vez que esos grupos se diferenciaron hace alrededor de 100 millones de años. Pero en un artículo publicado en la revista Cell Reports, científicos de Alemania y de Brasil muestran que la historia es un poco más compleja que eso.

“En un trabajo anterior, en el que analizamos únicamente a las serpientes, hallamos una firma mucho clara de alteraciones genómicas asociadas a genes implicados en el desarrollo de las extremidades. En los lagartos, esa firma no aparece tan claramente”, relata Juliana Gusson Roscito, coordinadora científica del Dresden-Concept Genome Center, en Alemania, quien estuvo al frente de los estudios (lea más en: agencia.fapesp.br/29722).

En el trabajo más reciente, el grupo de investigadores secuenció el genoma del C. sinebrachiatus y de otro lagarto sudamericano emparentado, pero con patas: el Tretioscincus oriximinensis.

Con el fin de encontrar diferencias que pudiesen explicar la ausencia de patas en los lagartos, se alinearon los genomas con secuencias completas de otro lagarto sin patas (el asiático Dopasia gracilis), aparte de cinco especies de serpientes, siete lagartos con patas y además de mamíferos, aves y peces en representación de los otros vertebrados.

“En lugar de enfocarse en el análisis en los genes que controlan la formación de las extremidades –que se encuentran todos presentes e intactos tanto en los lagartos sin extremidades como en las serpientes– buscamos alteraciones en regiones que regulan el patrón temporal o espacial de la expresión de esos genes. Observamos que regiones reguladoras que aparecen conservadas entre los vertebrados con extremidades experimentaron diversas mutaciones en las especies sin extremidades. Esas áreas son vecinas a los genes implicados en la formación de las extremidades, lo que indica que las variaciones en la regulación de la expresión de los genes y no los genes en sí mismos pueden estar asociadas a la pérdida de las extremidades en esas especies”, explica Gusson Roscito.

Para la investigadora, fue interesante observar que distintos mecanismos pueden aportar a la pérdida de extremidades. En los lagartos, probablemente, múltiples caminos evolutivos llevaron a este fenómeno.

En los tres linajes de reptiles sin extremidades analizados, el conjunto de regiones reguladoras que sufrieron mutaciones es relativamente distinto, lo que indica que no existe un camino evolutivo único hacia la pérdida de las extremidades.

Tanto el actual trabajo actual como el anterior, sobre las serpientes, integran un proyecto apoyado por la FAPESP en el marco del programa de la Fundación para la realización de Investigaciones en Caracterización, Conservación, Restauración y Uso Sostenible de la Biodiversidad (BIOTA) y coordinado por Miguel Trefaut Urbano Rodrigues, docente del Instituto de Biociencias de la Universidad de São Paulo (IB-USP), en Brasil, y coautor del artículo.

Una parte de la investigación se concretó durante el posdoctorado de Gusson Roscito en el IB-USP, y en una pasantía de investigación que la científica realizó en el Instituto Max Planck de Biología Molecular Celular y Genética, también en Dresden.

Las diferencias

Los análisis genómicos de las serpientes y de los lagartos revelaron tres de las 26 veces en que se perdieron o se redujeron las extremidades durante la evolución del orden Squamata, compuesto por esos dos grupos de réptiles.

“No se trata de las mismas regiones reguladoras. En las serpientes, las mutaciones son bastante evidentes, toda vez que perdieron las extremidades alrededor de 100 millones de años atrás. Es un tiempo suficiente como para acumular muchas mutaciones en el genoma. En esos lagartos, que perdieron las extremidades hace entre 30 y 40 millones de años, las alteraciones aparecen más ‘diluidas’, lo que demuestra que no hubo un tiempo evolutivo suficiente como para acumular mutaciones que permitirían identificar el posible mecanismo molecular implicado en la ausencia de patas”, comenta la investigadora.

Además, añade Gusson Roscito, las mutaciones no estaban predominantemente en las mismas regiones de los genomas de las serpientes. Los investigadores observaron que los elementos que regulan la ausencia de extremidades son específicos de cada linaje de réptiles, un ejemplo más de la denominada convergencia evolutiva, cuando ciertas características similares pueden aparecer por caminos evolutivos distintos.

El artículo intitulado Convergent and lineage-specific genomic differences in limb regulatory elements in limbless reptile lineages se encuentra disponible en el siguiente enlace: www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(21)01795-2.