Com van evolucionar les rajades per desenvolupar aletes en forma d'ales?

Científics de l'IRB Barcelona i el Barcelona Supercomputing Center - Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS) han participat en un estudi liderat pel Centro Andaluz de Biología del Desarrollo (CABD), pertanyent al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), que ha descobert com van evolucionar les aletes de la rajada després d'estudiar el seu ADN.

El treball confirma que la clau en el desenvolupament de la seva característica forma d'ala no rau en les regions codificants del seu genoma, anomenades gens, sinó en les porcions no-codificants i els complexos tridimensionals (3D) en els quals aquestes es pleguen, denominades "dominis topològicament associats" (TAD, per les sigles en anglès).

Fins ara, l'estudi de l'evolució del genoma se centrava en les regions codificants, però aquesta nova investigació, en la qual també han participat grups d'Alemanya, Estats Units i Regne Unit, ha descrit a la revista Nature que els canvis genòmics que alteren els TAD poden ser un motor d'evolució. L'estudi, per tant, obre la porta a una nova manera d'entendre com evolucionen els genomes estructural i funcionalment per promoure l'aparició de nous trets.

Les rajades són un dels nostres parents vertebrats més llunyans, pertanyents a un llinatge de peixos cartilaginosos entre els quals també shi inclouen els taurons.

Aquests parents llunyans són uns organismes molt rellevants per comprendre l'evolució dels trets que ens van fer humans, com les extremitats. Els experiments, realitzats amb un tipus de rajada el nom científic de la qual és Leucoraja erinacea, permeten comparar les característiques d'aquests peixos amb les d'altres espècies per determinar què és nou i què és ancestral durant l'evolució.

Aquest nou estudi, en el qual ha participat el Dr. Toni Gabaldón, investigador ICREA i líder del grup de Genòmica Comparativa que comparteixen el BSC i l'IRB Barcelona, suggereix que l'estructura tridimensional del genoma estaria involucrada també en l'evolució d'altres trets interessants en certes espècies que observem a la natura. En combinar l'estudi de l'expressió gènica, la regulació i l'organització en 3D, el camp de la genòmica evolutiva avança cap a una nova era de descobriments.

"El nostre paper ha consistit a observar l'evolució del genoma i a detectar els gens d'aquest tipus de raid que són equivalents als d'altres vertebrats. Per a això, hem utilitzat bases de dades d'organismes seqüenciats que ens han permès reconstruir la història evolutiva de tots els gens del genoma, un procés computacionalment intens que, gràcies al superordinador MareNostrum, podem realitzar de manera ràpida i eficient", assegura el Dr. Gabaldón.

Article de referència:

The little skate genome and the evolutionary emergence of wing-like fins
Ferdinand Marlétaz, Elisa de la Calle-Mustienes, Rafael D. Acemel, Christina Paliou, Silvia Naranjo, Pedro Manuel Martínez-García, Ildefonso Cases, Victoria A. Sleight, Christine Hirschberger, Marina Marcet-Houben, Dina Navon, Ali Andrescavage, Ksenia Skvortsova, Paul Edward Duckett, Álvaro González-Rajal, Ozren Bogdanovic, Johan H. Gibcus, Liyan Yang, Lourdes Gallardo-Fuentes, Ismael Sospedra, Javier Lopez-Rios, Fabrice Darbellay, Axel Visel, Job Dekker, Neil Shubin, Toni Gabaldón, Tetsuya Nakamura, Juan J. Tena, Darío G. Lupiáñez, Daniel S. Rokhsar & José Luis Gómez-Skarmeta
Nature (2023) DOI: 10.1038/s41586-023-05868-1