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Zoología
Los Murciélagos y las Ballenas Que Se
Orientan
Por el Eco Comparten un Mecanismo Molecular
8 de Febrero
de 2010.
 Con
chillidos muy agudos, cliqueos y trinos, y un mecanismo auditivo
altamente sensible, las ballenas y algunos murciélagos localizan a sus
presas emitiendo pulsos de sonido e interpretando los ecos que retornan.
A lo largo de la evolución estos dos grupos de animales adquirieron esta
capacidad notable de manera independiente, para su uso en ambientes muy
diferentes, por lo cual cabría esperar que los medios por los cuales
cada uno logra sus resultados fuesen diferentes. Sorprendentemente, eso
no es lo que ocurre, según indica un nuevo estudio realizado por
investigadores de la Universidad de Michigan.
“Las capacidades de ecolocalización aparentemente diferentes que
evolucionaron de manera independiente en las ballenas y en los
murciélagos tienen mecanismos moleculares subyacentes similares”, dijo
Jianzhi (George) Zhang, profesor de ecología y biología evolutiva. Esta
conclusión trastorna el concepto tradicional de que el fenómeno en la
evolución conocido como convergencia ocurre raramente al nivel
molecular. La investigación se detalla en un artículo que se publicó en
la edición del 26 de enero de la revista Current Biology.
En rasgos tales como la apariencia y el comportamiento, la convergencia
-esto es la adquisición de estructuras o capacidades similares en
linajes diferentes- es una curiosidad biológica bien conocida. Los
pájaros y los murciélagos, por separado, desarrollaron alas y la
capacidad para volar, por ejemplo; los elefantes y las morsas
desarrollaron largos colmillos. Pero dado que pueden construirse
estructuras similares a partir de diseños diferentes, es raro que estas
similitudes superficiales compartan similitudes moleculares.
La nueva investigación observó un gen que codifica para una proteína
llamada prestina, la cual desempeña un papel importante en la audición
ya que amplifica los sonidos de frecuencias particulares. Una
investigación anterior llevada a cabo por otro grupo había revelado
similitudes sorprendentes en la prestina de dos grupos distintos de
murciélagos que se orientan por los ecos. Intrigado por esos resultados
Zhang emprendió la identificación de los cambios genéticos específicos
que habían ocurrido a lo largo de la evolución para hacer tan similares
los genes de audición de dos linajes tan diferentes.
“También tenía curiosidad acerca de las ballenas dentadas, que usan
asimismo la ecolocalización”, dijo Zhang. Él y sus colegas revisaron las
bases de datos disponibles al público acerca de las secuencias del gen
prestina y encontraron datos relacionados con 25 especies de mamíferos,
incluidos el cerdo, la vaca, el perro, el gato, el ratón, 10 murciélagos
que ecolocalizan y tres murciélagos que no se orientan por el eco, pero
sólo una ballena dentada. Afortunadamente, Zhang tenía a su disposición
ácido desoxirribonucleico de un delfín de nariz botella (un tipo de
ballena dentada) que quedó de un proyecto anterior, de forma que su
laboratorio usó ese material para obtener una secuencia del gen de
prestina del delfín.
Luego los investigadores construyeron un árbol evolutivo, considerando
sólo las secuencias de prestina de las 25 especies, no sus genomas
enteros. En tales árboles, la distancia entre las especies indica su
similitud, y las especies más similares se agrupan en ramas, mientras
que las especies más diferentes quedan muy separadas. En el árbol de la
prestina el delfín quedó agrupado cerca de los murciélagos en lugar de
cerca de sus primos de evolución correctos.
“Fue sorprendente”, dijo Zhang. Después que descartó todas las otras
posibilidades, Zhang concluyó que la convergencia al nivel molecular era
la explicación de las similitudes entre la prestina del delfín y la del
murciélago.
Para llegar a los cambios específicos de aminoácidos involucrados, los
investigadores alteraron las secuencias de la prestina quitando
sistemáticamente aminoácidos y luego creando nuevos árboles evolutivos
con las secuencias alteradas, y continuaron hasta que los murciélagos y
los delfines quedaron agrupados con sus semejantes en lugar de quedar
juntos entre sí. Los resultados indican que los mismos cambios en los
aminoácidos de los murciélagos y del delfín llevaron a su ubicación
desplazada en el árbol de la prestina.
En una verificación adicional los investigadores usaron el árbol
evolutivo correcto para inferir las secuencias de la prestina de varios
ancestros de mamíferos; luego desarrollaron el mapa de las diferencias
entre las secuencias ancestrales y las secuencias de la prestina de los
murciélagos y delfines del presente.
“Mediante este método también encontramos que comparten algunos de los
mismos cambios”, dijo Zhang. La similitud no es coincidencia, cree este
científico. Aparentemente ocurrió debido a la operación de la selección
natural en la prestina.
La prestina se encuentra en las células ciliadas exteriores de la
cóclea, la cual actúa como un amplificador en el oído interior. La
amplificación ocurre mediante el proceso de electromotilidad -la
conversión de señales eléctricas en movimiento, en este caso- que cambia
en la longitud de las células ciliadas en respuesta a ciertas
frecuencias del sonido. Sólo los sonidos de ciertas frecuencias son
amplificados, y la prestina tiene la tarea importante de detectar y de
seleccionar para amplificación los sonidos de alta frecuencia.
“Pensamos que hay formas limitadas en las cuales la prestina puede
adquirir tal capacidad”, dijo Zhang. En consecuencia la selección para
un mejoramiento de esta capacidad seguiría la misma senda evolutiva en
linajes diferentes de mamíferos que ecolocalizan.
La función de la prestina puede estudiarse con más detalle usando un
ratón adaptado, en el cual las versiones sistemáticamente modificadas de
un gen se sustituyen por el original para encontrar cuántos cambios
específicos de de aminoácidos -como los que ocurren a lo largo de la
evolución- se relacionan con la función de una proteína.
“Yo no estudio la genética de los ratones pero espero que quienes la
estudian harán avanzar la investigación de este aspecto de la
ecolocalización”, dijo Zhang. La secuencia de la prestina de otras
ballenas que usan la ecolocalización y las que no la emplean ayudará,
asimismo, a identificar los cambios de aminoácidos que son cruciales
para la ecolocalización. (U. Michigan)
Información adicional en:
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