Los secretos de la evolución de las aves (y por qué esto nos afecta)

birdsTerminé 2014 prometiendo que mi primer post del año sería sobre este hallazgo, y lo prometido es deuda. Aunque más que un hallazgo se trata de un auténtico tesoro, al menos para los que nos dedicamos a esto del genoma. Para hacerse una idea, los cálculos computacionales necesarios para realizar esta investigación equivalen a unos trescientos años (sí, 300 años) de uso de CPU y precisaron superordenadores con 1 terabyte de RAM.

Lo cual es comprensible si consideramos que la tarea en cuestión ha sido el análisis de la secuencia de los genomas completos de cuarenta y ocho especies de pájaros, una muestra representativa de un grupo taxonómico conocido como Neoaves que comprende la gran mayoría de los pájaros. Desde el pato hasta el águila, pasando por el avestruz, los investigadores leyeron la secuencia completa de estos 48 genomas y a continuación los analizaron con nuevas técnicas computacionales. Así lograron resolver algunos enigmas que sobrevolaban el terreno de la evolución de las aves; de paso, hicieron algunas observaciones que darán mucho trabajo a futuras generaciones de científicos.

“Los cálculos computacionales necesarios para realizar esta investigación equivalen a unos trescientos años de uso de CPU”

Todo este arsenal de datos ha sido publicado en casi treinta artículos científicos en varias revistas, por lo que comentarlo con cierto detalle está fuera del alcance de este blog. Me referiré simplemente a dos aspectos principales, que son objeto de sendos artículos publicados en la revista Science. En primer lugar, como es lógico, está la cuestión de la evolución de las aves. Los análisis realizados hasta ahora no habían sido concluyentes, ya que el árbol familiar de las aves se presta a diversas interpretaciones dependiendo de cuáles genes o cuáles características se escojan para construirlo. Ahora, con la secuencia del genoma completo de especies representativas de todo el rango de diversidad de las Neoaves, muchas de las cuestiones debatidas parecen haber quedado resueltas, como por ejemplo la rápida expansión de este grupo tras la gran extinción que acabó con los dinosaurios hace 65 millones de años, o el triple origen independiente de las aves acuáticas.

Además, el paisaje genómico de las aves resulta ser bastante peculiar, comparado incluso con el de otros reptiles. Los pájaros tienen genomas más pequeños, con cromosomas minúsculos muy fragmentados y con un número relativamente bajo de genes (el 70% de los que tenemos los humanos, más o menos). Aunque la velocidad a la que han evolucionado estos genomas es lenta, algunas regiones o familias concretas de genes muestran una evolución acelerada en especies de pájaros que han desarrollado fenotipos similares. Y esto podría ayudar a explicar cómo algunos rasgos típicos de las aves (esqueleto más ligero, plumas de colores, visión en color, etcétera) han aparecido varias veces independientemente.

“Con la secuencia del genoma completo de estas especies, muchas de las cuestiones debatidas sobre la evolución de las Neoaves parecen haber quedado resueltas”

Precisamente sobre uno de estos rasgos convergentes se centra el otro artículo publicado en Science: el aprendizaje vocal. Como los humanos, algunas especies de aves pueden aprender vocalizaciones (el canto); otras especies, en cambio, no. Los científicos creen que este rasgo ha aparecido independientemente en las aves al menos en dos momentos, posiblemente tres. Analizando las nuevas secuencias, los investigadores pudieron acotar varios cientos de regiones reguladoras (responsables de activar o silenciar genes) que muestran evolución acelerada en los pájaros capaces de aprendizaje vocal. Como era de esperar, los genes regulados por estas regiones están relacionados mayoritariamente con los centros cerebrales responsables del canto de las aves y de su aprendizaje. Lo fascinante es la estrecha relación de todo esto con el habla humana.

Que el canto de los pájaros y nuestro lenguaje guardan una cierta similitud es algo bien conocido por los científicos. Ahora sabemos algo más, algo crucial: dicho parecido se debe a que ambos procesos usan circuitos genéticos similares. Por ejemplo, los investigadores hallaron unos cincuenta genes cuya actividad varía de forma parecida en los cerebros de pájaros cantores y de humanos, pero no en los cerebros de pájaros que no cantan o de primates (que no hablan). Se trata de genes implicados en las conexiones nerviosas necesarias para mover los músculos que producen el sonido. Como es natural, esos genes están en los genomas de muchas especies, pero sólo se activan en las regiones cerebrales responsables del canto de los pájaros o del lenguaje humano.

“Lo fascinante es que el parecido entre el canto de los pájaros y nuestro lenguaje se debe a que ambos procesos usan circuitos genéticos similares”

Por último, y a modo de curiosidad, algo que gustará a los amantes de los loros, que se distinguen por su especial habilidad para vocalizar imitando el habla humana. El estudio de la actividad de los genes implicados muestra que estas aves tienen un “súper-centro” cerebral del canto altamente sofisticado, algo así como dos sistemas de canto en uno. La próxima vez que hable con su loro, téngalo en cuenta…

 

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3 Comments

  1. No sé si la explicación estará incluida en posts anteriores (acabo de aterrizar aquí) pero me intriga la frase: “Además, el paisaje genómico de las aves resulta ser bastante peculiar, comparado incluso con el de otros reptiles”. Me refiero a la relación aves-otros reptiles.
    Saludos.

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    1. Sí, cuesta entender las aves como reptiles, claro. Tradicionalmente, reptiles ha sido un grado parafilético que incluía los tetrápodos exceptuando mamíferos y aves (notarás que soy un cladista, jaja). Cuando se intentó crear un grupo monofilético (saurópsida) se incluyeron las aves, cosa no aceptada por todos. Hoy en día, aunque algunos sistematistas difieran, la infraclase Diapsida incluye lagartos, serpientes, tortugas, cocodrilos y dinosaurios (es decir, aves).
      Apasionante tema, pero no para explicar aquí. Gracias por traerlo a colación.

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