Una edad de hielo hace casi un millón de años provocó un encuentro entre leopardos del centro y sur de África que buscaban pastizales. Una nueva investigación sobre la genética de los leopardos (su mitogenoma) ha revelado que los descendientes de estos dos grupos son los leopardos que se encuentran hoy en la provincia de Mpumalanga en Sudáfrica. Una de las investigadoras, la ecologista molecular Laura Tensen, estudia la estructura genética de los leopardos sudafricanos desde hace 14 años. Ella explica cómo se puede utilizar la nueva investigación para ayudar a conservar a los grandes felinos en peligro de extinción.
El ADN se encuentra en el núcleo de las células y también en el genoma mitocondrial o mitogenoma. Los mitogenomas son moléculas de ADN que flotan fuera del núcleo de una célula. Almacenan su propio conjunto de información genética y se heredan por vía materna, lo que significa que sólo se transmiten de madre a hija.
Los mitogenomas son una "captura incidental genómica" cuando se secuencia el genoma completo. Son tan abundantes en las células que es muy fácil extraerlas.
El estudio de los mitogenomas es una forma fiable de rastrear la ascendencia de una especie. Esto se debe a que los genes mutan (cambian) a un ritmo regular con el tiempo. Los cambios en el mitogenoma proporcionan una imagen de la evolución del leopardo a lo largo de cientos de miles de años.
Tomamos muestras de tejido de nueve leopardos en Mpumalanga, Sudáfrica, que habían sido atropellados por automóviles y asesinados. Desafortunadamente, esto todavía ocurre con mucha frecuencia. En áreas no protegidas, los atropellamientos representan toda la mortalidad accidental de leopardos.
Las muestras se llevaron al laboratorio de genómica de vida silvestre de la Universidad de Johannesburgo y se almacenaron a -20 °C antes de la extracción del ADN.
Para recuperar el mitogenoma, secuenciamos todo el genoma nuclear. Cuando los científicos secuencian un genoma nuclear completo, les permite descubrir la secuencia de ADN de cada gen en el genoma de un organismo a la vez. Esto nos permite descubrir qué codifican exactamente estos genes. Por ejemplo, en los leopardos rojos hemos encontrado el gen y la mutación que provoca el color rojo. También hemos podido determinar qué genes heredados pueden causar defectos de salud en el leopardo rojo. Podríamos utilizar la misma técnica para encontrar genes que hagan que los dos clados (grupos de leopardos relacionados) sean únicos o estén mejor adaptados a los entornos locales.
Después de extraer los mitogenomas de los datos, los ensamblamos y los alineamos con un genoma de referencia, uno que ya tiene las posiciones exactas de todos los genes. El genoma de referencia fue uno que fue previamente secuenciado y almacenado en una base de datos en línea, Genbank, que es la colección de todas las secuencias de ADN disponibles públicamente.
Luego descargamos muchos otros mitogenomas de bases de datos en línea, proporcionadas por estudios anteriores, para comparar nuestras muestras de Sudáfrica con el resto del continente.
Al hacerlo, pudimos descubrir cómo las mutaciones que surgieron con el tiempo se clasificaron en el espacio geográfico. Algunas de las muestras procedían de museos de historia natural, recolectadas hasta hace 150 años. Representaban la estructura genética de los leopardos antes de que los humanos destruyeran sus hábitats.
Descubrimos que los leopardos sudafricanos se originaron a partir de dos clados (o subfamilias) únicos que se encontraron en el sur y centro de África hace aproximadamente 0,8 millones de años. Es probable que estos clados se originaran durante el Pleistoceno medio, un período hace entre 1,6 millones y 0,52 millones de años cuando el mundo experimentó un clima inestable.
Pudimos establecer esto midiendo la línea de tiempo evolutiva, es decir, las fechas en que las especies de leopardo divergieron de los genomas de leopardo euroasiático existentes, así como de los genomas de leones y tigres. Investigaciones anteriores ya habían demostrado cuándo estos animales divergían entre sí.
En el África subsahariana, el Pleistoceno, a menudo denominado Edad del Hielo, estuvo marcado por ciclos fríos y secos que se alternaban con climas cálidos y húmedos. Esto cambió drásticamente el paisaje en todo el continente africano, lo que provocó repetidas expansiones y contracciones de los pastizales de sabana.
Como resultado, animales como los leopardos se vieron obligados a moverse en busca de pastizales donde encontrar sus presas. Durante los períodos secos, las poblaciones de animales quedaron aisladas unas de otras a medida que los desiertos se apoderaban de las praderas, convirtiéndose en una barrera que mantenía separados a los leopardos.
Una vez que las poblaciones de leopardos se separaron, sus genes comenzaron a diferenciarse con el tiempo.
El mismo tipo de movimientos de leopardos todavía ocurren hoy en Sudáfrica. Principalmente los machos jóvenes pueden caminar hasta 300 kilómetros de distancia de sus hogares en busca de nuevos territorios. Cuando lo encuentran, se mezclan con leopardos de otras partes de África. No se necesitan muchos leopardos para diversificar los genes de una población. Con el tiempo, las poblaciones se conectan en el tiempo y el espacio.
Esta es la primera vez que se reúnen los mitogenomas de leopardo de Sudáfrica. Nos permitió clasificar adecuadamente a estos leopardos por primera vez. Esto es útil porque puede ayudar con futuras investigaciones sobre cómo evolucionaron los leopardos. Saber cómo se relaciona una población de leopardo moderna con poblaciones antiguas y los caminos geográficos que pueden haber tomado para llegar a este punto ayuda con los esfuerzos de conservación.
En la conservación actual, los leopardos a menudo tienen que ser alejados (traslocados) para evitar conflictos con los humanos en áreas donde los gatos podrían entrar en contacto con el ganado y comérselo. Es importante saber qué animales son genéticamente diversos para que podamos mantener esta diversidad en grandes áreas. Cuando los animales son genéticamente diversos, tienen más posibilidades de sobrevivir a los brotes de enfermedades.
Uno de los aspectos más importantes de nuestro estudio fue descubrir que, aunque los clados de leopardos pueden haber evolucionado por separado, son parte de la misma metapoblación interconectada que se extiende por el sur de África y pueden conservarse de la misma manera.
Proporcionado por The Conversation
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