La extinción masiva de hace 66 millones de años desencadenó una rápida evolución de los genomas de las aves
Poco después de que un asteroide se estrellara contra la Tierra hace 66 millones de años, la vida de los dinosaurios no aviares toco a su fin, pero comenzó la fructuosa historia evolutiva de los primeros antepasados de las aves.
Por la Universidad de Míchigan
El barrancolí picogrueso o cortacubas de pico ancho (Todus subulatus) es una especie de ave coraciforme. Los autores del estudio han identificado a este grupo de aves y a otras como cercanas a la extinción masiva de finales del Cretácico, que ocurrió a raíz del impacto del asteroide Chicxulub hace aproximadamente 66 millones de años. Foto: Prof. Daniel J. Field / Universidad de Cambridge
El registro fósil nos muestra que los primeros antepasados de las aves modernas iniciaron su viaje evolutivo justo después de la extinción masiva causada por el asteroide que acabó con los dinosaurios hace 60 millones de años. Ahora bien, los paleontólogos no estaban seguros de cómo las aves recogían esa historia en sus genomas.
Ahora, un estudio de la Universidad de Míchigan (Estados Unidos) ha identificado importantes cambios en los ADN de las aves provocados por la extinción masiva de finales del Cretácico y que en última instancia contribuyeron a la increíble diversidad de aves que vemos en la actualidad.
Los autores e la investigación, publicada en la revista Science Advances, examinaron la trayectoria evolutiva de los principales grupos de aves y hallaron pruebas de fósiles genómicos en el ADN de las aves que marcan pasos evolutivos críticos a medida que los pájaros evolucionaron hasta diversificarse en las más de 10.000 especies hoy catalogadas.
Secuencias de ADN que cambiaron tras la extinción del Cretácico
“Estudiando el ADN de las aves vivas, podemos intentar detectar patrones de secuencias genéticas que cambiaron justo después de uno de los acontecimientos más importantes en la historia de la Tierra —dice el autor principal del trabajo Jake Berv, del Departamento de Ecología y Biología Evolutiva de la Universidad de Míchigan. Y añade—: La firma de esos acontecimientos parece haberse impreso en los genomas de los supervivientes de un modo que podemos detectar decenas de millones de años después”.
El genoma de un organismo vivo está formado por cuatro moléculas de nucleótidos, a las que los biólogos hace referencian con las letras A (adenina), T (timina), G (guanina) y C (citosina). El orden de estos nucleótidos en un genoma define el plano de la vida. Las secuencias del ADN a veces pueden evolucionar de una manera que cambia la composición general de los nucleótidos de ADN en todo el genoma.
Estos cambios en la composición son cruciales para determinar qué tipo de variación genética es posible, lo que contribuye a forjar el potencial evolutivo de un organismo o a su capacidad para evolucionar.
Los investigadores descubrieron que el evento de extinción masiva provocó cambios en la composición de nucleótidos. También descubrieron que estos cambios parecen estar conectados con la forma en que las aves se desarrollan como bebés, su tamaño adulto y su metabolismo.
El ADN de las aves contiene pruebas fósiles de su evolución, que cobró un gran impulso tras la extinción de los dinosaurios. Imagen generada con Copilot
Por ejemplo, aproximadamente entre tres y cinco millones de años después de la extinción masiva, los linajes de las aves supervivientes tendían a desarrollar tamaños corporales más pequeños. También cambiaron la forma en que se desarrollaban como crías, y más especies se volvieron altriciales. Esto significa que los polluelos nacen ciegos, sin los conductos auditivos abiertos, prácticamente sin plumas y con una movilidad muy limitada. Necesitan que sus padres los alimenten, y pueden tardar semanas en emplumar, según Berv.
Las aves que nacen listas para valerse por sí mismas, como las gallinas y los pavos, se llaman especies precociales.
"Descubrimos que el tamaño del cuerpo adulto y los patrones de desarrollo antes de la eclosión son dos características importantes de la biología de las aves que podemos vincular con los cambios genéticos que estamos detectando", explica Berv. Según este, uno de los desafíos más importantes en biología evolutiva y ornitología es desentrañar las relaciones entre los principales grupos de aves: resulta difícil determinar la estructura del árbol de la vida para las aves modernas. En los últimos quince años, los investigadores han estado aplicando conjuntos de datos genómicos cada vez más grandes para tratar de resolver el problema.
Nido con polluelos altriciales, que han nacido con los ojos cerrados y casi desprovistos de plumas. Cortesía: Qatar&Me from Doha, Qatar
Anteriormente, los investigadores utilizaban datos genómicos para estudiar la evolución de los ADN de las aves mediante modelos estadísticos que hacían suposiciones sólidas. Estos modelos tradicionales permiten a los investigadores reconstruir la historia de los cambios genéticos, pero normalmente asumen que la composición del ADN, su proporción de nucleótidos A, T, G y C, no cambia a lo largo de la historia evolutiva.
Un software para rastrear más de cerca la composición del ADN a lo largo del tiempo y las diferentes ramas del árbol de la vida
A finales de 2019, Berv comenzó a trabajar con Stephen Smith, profesor de Ecología y Viología evolutiva de la Universidad de Míchigan, que estaba desarrollando una herramienta de software para rastrear más de cerca la composición del ADN a lo largo del tiempo y a través de diferentes ramas del árbol de la vida.
Con esta herramienta, los investigadores pudieron flexibilizar el supuesto de que la composición del ADN permanece constante. Según Smith, esto permitió que el modelo de evolución del ADN variara a lo largo del árbol evolutivo e identificara los lugares en los que probablemente se produjo un cambio en la composición del ADN.
En el caso de esta nueva investigación, estos cambios se concentraron en el tiempo, en torno a cinco millones de años después de la extinción masiva de finales del Cretácico, afirma Berv. Su enfoque también les permitió estimar qué rasgos de las aves estaban más estrechamente asociados con estos cambios en la composición del ADN.
"Se trata de un tipo importante de cambio genético que creemos que podemos relacionar con la extinción masiva —afirma Berv. Y añade—: Hasta donde sabemos, los cambios en la composición del ADN no se habían asociado antes con la extinción masiva de finales del Cretácico de una forma tan clara".
El martín pescador malaquita (Corythornis cristatus) es una especie de ave coraciforme ampliamente distribuido por el África subsahariana. Foto: Daniel Field / Universidad de Cambridge
Daniel Field, profesor de Paleontología de Vertebrados en la Universidad de Cambridge y coautor del estudio, ha estado interesado en comprender cómo la extinción masiva de finales del Cretácico afectó a la evolución de las aves. Proporcionó orientación relacionada con la evolución de las aves tempranas después de la extinción masiva que acabó con los dinosaurios.
"Sabemos que las extinciones masivas pueden afectar drásticamente a la biodiversidad, la ecología y la forma de los organismos. Nuestro estudio subraya que estas extinciones pueden influir aún más profundamente en la biología de los organismos, y alteran aspectos importantes de la evolución de los genomas —afirma Field. Y continúa—: Este trabajo amplía nuestra comprensión de las importantes repercusiones biológicas que conllevan los sucesos de extinción masiva, y pone de relieve que la extinción masiva que acabó con los dinosaurios gigantes fue uno de los acontecimientos de mayor impacto biológico de toda la historia de nuestro planeta".
Los investigadores afirman que, al relajar los supuestos típicos utilizados en biología evolutiva, están construyendo una visión más matizada de la secuencia de acontecimientos que tuvieron lugar en la historia temprana de las aves.
"Normalmente no hemos considerado el cambio en la composición y el modelo del ADN a lo largo del árbol de la vida como un cambio de que algo interesante ha sucedido en un punto concreto del tiempo y el lugar —comenta Smith. Y concluye—: Este estudio ilustra que probablemente nos hemos estado perdiendo algo". ▪️
Información facilitada por la Universidad de Míchigan -Adaptación: Enrique Coperías / RexMolón Producciones
Fuente: Jacob S. Berv et al. Genome and life-history evolution link bird diversification to the end-Cretaceous mass extinction. Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adp0114
