En un descubrimiento que desafía más de un siglo de sabiduría convencional evolutiva, se ha demostrado que los corales transmiten mutaciones somáticas (cambios en la secuencia de ADN que ocurren en células no reproductivas) a su descendencia. El hallazgo, realizado por un equipo internacional de científicos dirigido por biólogos de Penn State, demuestra una nueva ruta potencial para la generación de diversidad genética, que es la materia prima para la adaptación evolutiva, y podría ser vital para permitir que los corales en peligro de extinción se adapten a cambios ambientales rápidos. condiciones.

"Para que un rasgo, como la tasa de crecimiento, evolucione, la base genética de ese rasgo debe transmitirse de generación en generación", dijo Iliana Baums, profesora de biología en Penn State y líder del equipo de investigación.

"Para la mayoría de los animales, una nueva mutación genética solo puede contribuir al cambio evolutivo si ocurre en una línea germinal o célula reproductiva, por ejemplo, en un óvulo o espermatozoide. Las mutaciones que ocurren en el resto del cuerpo, en las células somáticas, fueron se cree que son evolutivamente irrelevantes porque no se transmiten a la descendencia. Sin embargo, los corales parecen tener una forma de sortear esta barrera que parece permitirles romper esta regla evolutiva".

Desde la época de Darwin, nuestra comprensión de la evolución se ha vuelto cada vez más detallada. Ahora sabemos que los rasgos de un organismo están fuertemente determinados por la secuencia de su ADN. Los individuos de una población varían en su secuencia de ADN, y esta variación genética puede conducir a la variación de rasgos, como el tamaño del cuerpo, que podría dar a un individuo una ventaja reproductiva.

Solo en raras ocasiones ocurre una nueva mutación genética que le da a un individuo tal ventaja reproductiva y la evolución solo puede continuar si, y esta es la clave, el individuo puede transmitir el cambio a su descendencia.

"En la mayoría de los animales, las células reproductivas se separan de las células del cuerpo en las primeras etapas del desarrollo", dijo Kate Vasquez Kuntz, estudiante de posgrado en Penn State y coautora principal del estudio.

"Entonces, solo las mutaciones genéticas que ocurren en las células reproductivas tienen el potencial de contribuir a la evolución de la especie. Este proceso lento de esperar mutaciones raras en un conjunto particular de células puede ser particularmente problemático dada la naturaleza rápida del cambio climático. Sin embargo, , para algunos organismos, como los corales, la segregación de las células reproductivas de todas las demás células puede ocurrir más adelante en el desarrollo o puede no ocurrir nunca, lo que permite que las mutaciones genéticas viajen desde el cuerpo de un padre hasta su descendencia. Esto aumentaría la variación genética y potencialmente incluso servir como un sistema de 'preselección' para mutaciones ventajosas".

Los corales pueden reproducirse tanto asexualmente (mediante brotación y fragmentación de colonias) como sexualmente, mediante la producción de óvulos y espermatozoides. Para los corales cuerno de alce estudiados aquí, que transmiten sus óvulos y espermatozoides al agua en los eventos de desove, los óvulos de una colonia de coral generalmente son fertilizados por el esperma de una colonia vecina.

Sin embargo, el equipo de investigación descubrió que algunos huevos de coral cuerno de alce se convirtieron en crías viables sin la participación de un segundo coral, una especie de reproducción sexual monoparental.

"Esta reproducción monoparental nos permitió buscar más fácilmente posibles mutaciones somáticas del coral progenitor y rastrearlas hasta la descendencia al simplificar el número total de posibilidades genéticas que podrían ocurrir en la descendencia", dijo Sheila Kitchen, coautora principal. del estudio, investigador postdoctoral en Penn State y coautor principal del estudio del Instituto de Tecnología de California.

El equipo de investigación genotipificó muestras, utilizando una herramienta molecular de alta resolución llamada microarray para investigar las diferencias de ADN entre las muestras, de diez lugares diferentes en una gran colonia de coral Elkhorn que había producido descendencia monoparental, y muestras de cinco colonias vecinas en casi 20.000 ubicaciones genéticas.

Los resultados mostraron que las seis colonias de coral separadas pertenecían al mismo genotipo de coral original (conocido como "gineta"), lo que significa esencialmente que eran clones derivados de una sola colonia original a través de la reproducción asexual y la fragmentación de la colonia. Por lo tanto, cualquier variación genética encontrada en estos corales habría sido el resultado de una mutación somática. El equipo encontró un total de 268 mutaciones somáticas en las muestras, y cada muestra de coral albergaba entre 2 y 149 mutaciones somáticas.

Luego, el equipo observó a la descendencia monoparental de la colonia de coral Elkhorn y descubrió que el 50% de las mutaciones somáticas se habían heredado. Aún se desconoce el mecanismo exacto de cómo las mutaciones somáticas llegan a las células de la línea germinal en los corales, pero los investigadores sospechan que la segregación entre el cuerpo y las células de la línea germinal en los corales puede ser incompleta y que algunas células del cuerpo pueden retener la capacidad de formar células germinales. , permitiendo que las mutaciones somáticas lleguen a la descendencia. También encontraron evidencia de la herencia de mutaciones somáticas en algunos descendientes del apareamiento de dos padres coralinos separados, pero necesitarán estudios adicionales para confirmarlo.

"Debido a que los corales crecen como colonias de pólipos genéticamente idénticos, las mutaciones somáticas que surgen en un pólipo de coral pueden exponerse al medio ambiente y evaluar su utilidad sin afectar necesariamente a toda la colonia", dijo Baums.

"Por lo tanto, las células con mutaciones potencialmente dañinas pueden morir y las células con mutaciones potencialmente ventajosas podrían prosperar y propagarse a medida que la colonia de coral continúa creciendo. Si estas mutaciones pueden transmitirse a la descendencia, como hemos demostrado ahora, significa que los corales tienen una herramienta adicional que podría acelerar su adaptación al cambio climático".

Un artículo que describe la investigación aparece en la revista Science Advances . + Explora más

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