¿Son los supergenes imprescindibles para la evolución? Un nuevo estudio sacude la biología evolutiva
Los supergenes han sido considerados una pieza clave en la evolución de rasgos complejos, pero un nuevo estudio desafía esta idea. ¿Y si la naturaleza tuviera otros mecanismos igual de efectivos?
Por Enrique Coperías
Las agrupaciones de genes o supergenes pueden influir en una gran variedad de características, desde el color del plumaje en aves hasta comportamientos reproductivos en peces. En estos últimos, algunos machos cuidan de los nidos y otros imitan a las hembras para fertilizar los huevos de manera encubierta. Imagen conceptual generada con DALL-E
Desde hace décadas, los supergenes han fascinado a los científicos por su aparente capacidad para explicar cómo ciertos rasgos complejos se transmiten en bloque de generación en generación.
Los biólogos creían que estas agrupaciones de genes, fuertemente vinculadas en el ADN, eran esenciales para la evolución de fenotipos alternativos en muchas especies; un fenotipo es el conjunto de características observables de un organismo, como su apariencia, comportamiento y fisiología, determinadas por la interacción entre su genética y el ambiente.
Sin embargo, una nueva investigación de las biólogas Sarah Flanagan, de la Universidad de Canterbury, en Nueva Zelanda, y Suzanne Alonzo, de la Universidad de California Santa Cruz, en Estados Unidos, sugiere que los supergenes no son la única forma en que los organismos mantienen rasgos complejos.
Pero ¿qué son los supergenes?
Como ya se ha avanzado, los supergenes son conjuntos de genes que se heredan juntos debido a estructuras especiales en el ADN, como las inversiones cromosómicas, que reducen la recombinación genética, o sea, el proceso por el cual el material genético se mezcla durante la reproducción y genera nuevas combinaciones de genes y aumenta así la diversidad genética.
Estas agrupaciones de genes pueden influir en una gran variedad de características, desde el color del plumaje en aves hasta comportamientos reproductivos en peces.
Los científico han identificado supergenes, por ejemplo, en especies como el combatiente (Calidris pugnax), el gorrión de garganta blanca o chingolo gorgiblanco (Zonotrichia albicollis) y las arañas enanas de la familia Erigoninae, donde determinan comportamientos y fenotipos alternativos, esto es, variaciones distintas dentro de la misma especie, como diferentes colores, comportamientos o estrategias reproductivas, que coexisten y suelen estar influenciadas por la genética y el ambiente.
Los combatientes (Calidris pugnax), una aves de marjales y praderas poseen supergenes en su ADN. Cortesía: Adrien Stachowiak
El nuevo desafío a la teoría de los supergenes
El estudio, publicado en la revista Proceedings of the Royal Society B, emplea modelos matemáticos y simulaciones informáticas para analizar si los supergenes son realmente necesarios para el mantenimiento de fenotipos alternativos en las especies.
En su modelo, Flanagan y Alonzo examinaron tácticas reproductivas alternativas, en particular en peces, donde algunos machos cuidan de los nidos y otros, denominados zancudos, imitan a las hembras para fertilizar los huevos de manera encubierta.
Tradicionalmente, se ha pensado que tales comportamientos están controlados por supergenes, pero la investigación demuestra que también pueden surgir a partir de la acción combinada de múltiples genes sin necesidad de una organización en supergenes.
¿Cómo funcionan las estrategias reproductivas sin supergenes?
Flanagan y Alonzo descubrieron que los fenotipos alternativos pueden mantenerse en una población gracias a una combinación de selección dependiente de la frecuencia y factores ambientales. Cuando ciertos fenotipos son ventajosos en determinadas condiciones pero no en otras, los genes responsables pueden conservarse en la población sin necesidad de estar agrupados en un supergen.
Este hallazgo pone en cuestión la idea establecida de que los supergenes sean la solución única para la herencia de fenotipos complejos. En lugar de ello, las dos biólogas sugieren que la diversidad genética distribuida en el genoma puede desempeñar un papel similar en la evolución.
Para probar su hipótesis, Flanagan y Alonzo crearon un modelo en el que analizaron la evolución de distintos fenotipos en función de la estructura genética subyacente. Utilizaron tres escenarios: un modelo con un solo gen determinante, similar a los modelos clásicos de supergenes; un modelo poligénico, donde los rasgos estaban influidos por múltiples genes distribuidos por todo el genoma; y un modelo con supergenes, donde los genes estaban organizados en una región del ADN con baja recombinación.
Implicaciones profundas para la biología evolutiva
Los resultados fueron sorprendentes: en todos los modelos era posible mantener fenotipos alternativos en la población de una especie, aunque con diferencias en la estabilidad y diversidad genética. De manera sorprendente, los supergenes no resultaron ser más efectivos que la arquitectura poligénica distribuida para la conservación de estos fenotipos.
Este descubrimiento tiene implicaciones profundas para la biología evolutiva, ya que sugiere que la evolución puede mantener fenotipos complejos sin la necesidad de que los genes estén agrupados en supergenes. Esto podría explicar la diversidad de tácticas reproductivas en una amplia gama de especies, desde insectos y aves hasta mamíferos.
Asimismo, el estudio podría influir en cómo los científicos abordan el estudio de la genética de los comportamientos y la evolución de las estrategias de supervivencia. Al demostrar que la organización genética no siempre es determinante para la aparición de fenotipos alternativos, abre la puerta a nuevas investigaciones sobre la diversidad biológica y su regulación genética.
«Esta investigación sienta las bases para entender cómo evolucionan y persisten los rasgos —dice Flanagan. Y concluye—: Ahora estamos mejor equipados para identificar cuándo y dónde los supergenes pueden desempeñar un papel crítico en las estrategias de supervivencia y reproducción de una especie». ▪️
Información facilitada por la Universidad de Canterbury
Fuente: Sarah P. Flanagan and Suzanne H. Alonzo. Supergenes are not necessary to explain the maintenance of complex alternative phenotypes. Proceedings of the Royal Society B (2025). DOI: https://doi.org/10.1098/rspb.2024.1715
