Hace unos 100 millones de años, un grupo de tortugas terrestres llegó a los océanos y finalmente se convirtió en las tortugas marinas que conocemos hoy. Sin embargo, las bases genéticas que les han permitido prosperar en los océanos de todo el mundo siguen siendo en gran parte desconocidas. En una investigación publicada recientemente en la procedimientos de la Academia Nacional de Cienciasun equipo internacional de 48 investigadores dirigido por la Universidad de Massachusetts Amherst en colaboración con el Instituto Leibniz para la Investigación de Zoológico y Vida Silvestre y el Proyecto Genoma de Vertebrados reveló un mapa genético increíblemente detallado de dos especies, tortugas verdes y tortugas laúd, que está repleto con sorpresas que podrían ser la clave para su supervivencia en un mundo que cambia rápidamente.
El genoma de una sola especie contiene el conjunto genético de instrucciones utilizadas para construir esa especie, y secuenciar el genoma de cualquier especie es una enorme cantidad de trabajo. Esto es similar a traducir una biblioteca completa a un idioma que los científicos puedan leer y solo ha sido posible en las últimas décadas. Para las tortugas marinas verdes, un «borrador» del genoma, que incluye aproximadamente 100,000 piezas de información genética, ha estado disponible desde 2013, «pero», dice Blair Bentley, investigadora postdoctoral en conservación ambiental en UMass Amherst y autora principal de la nueva investigación, «Estas piezas de información genética no estaban trazadas con precisión. Era como si entraras en una biblioteca y encontraras 100.000 páginas tiradas en el suelo».
Para catalogar con mayor precisión los genomas de las tortugas, el equipo internacional recurrió a nuevas tecnologías, incluida la secuenciación de lectura larga, una técnica recientemente nombrada Método del año 2022 por la revista Nature. Esto ha hecho posible secuenciar genomas de prácticamente cualquier especie viva y hacerlo con mucha más precisión de lo que era posible anteriormente. La secuenciación de los genomas de las tortugas se realizó tanto en la Universidad Rockefeller, en el Vertebrate Genome Laboratory (VGL), dirigido por Erich Jarvis, quien preside el VGP, y Olivier Fedrigo, quien es director del VGL, como en el Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics por Eugene Myers, todos coautores del nuevo estudio. «Estos avances nos permitieron hacer el equivalente a archivar todo de acuerdo con el Sistema Decimal Dewey para que podamos comenzar a comprender cómo encaja todo», dice Bentley.
Una vez que Bentley y sus coautores organizaron y anotaron correctamente los datos genéticos, comenzaron a encontrar sorpresas. La primera es que, aunque las tortugas verdes y las tortugas laúd se separaron de un ancestro común hace unos 60 millones de años, sus genomas son notablemente similares.
Similares, pero no iguales. «Son esas diferencias las que los hacen únicos», dice Lisa Komoroske, profesora de conservación ambiental en UMass y una de las dos autoras principales del artículo. Y son esas diferencias las que pueden ser la clave para la supervivencia a largo plazo de cada especie, especialmente considerando que las poblaciones tanto de tortugas verdes como de tortugas laúd han experimentado disminuciones abruptas debido a la actividad humana.
Resulta que las tortugas verdes han desarrollado más genes dedicados a la inmunidad, lo que sugiere un sistema inmunológico que está mejor preparado para nuevos patógenos, así como más receptores olfativos: tienen mejores sentidos del olfato. El genoma de la tortuga laúd también muestra que reducen la diversidad genética e históricamente han tenido niveles de población más bajos. «Esto es tanto una bendición como una maldición», dice Komoroske, «porque significa que, si bien las tortugas laúd son una especie resistente, no tienen mucha diversidad genética para evolucionar y enfrentar los desafíos de su entorno que cambia rápidamente». Conocimientos como estos ayudarán a los biólogos de la conservación a tomar decisiones más informadas sobre la mejor manera de proteger a estos animales a medida que enfrentan los desafíos de adaptarse a nuestro planeta que cambia rápidamente.
Además, cuanto más tiempo pasaban Bentley y Komoroske en los genomas de las tortugas, más claro se hacía que gran parte de las diferencias genéticas entre las dos especies se encuentran, no en los macrocromosomas, sino en lo que alguna vez se consideró «genético». basura»: microcromosomas, o pequeños fragmentos genéticos que parecen no existir en los mamíferos pero que son característicos de los genomas de aves y reptiles. «Encontramos la mayoría de las divergencias entre las tortugas verdes y las tortugas laúd en estos microcromosomas», dice Camila Mazzoni, investigadora del Instituto Leibniz para la Investigación del Zoológico y la Vida Silvestre y otra autora principal del estudio, «y nuestro trabajo alimenta la creciente erudición sobre la importancia de los microcromosomas en la evolución de los vertebrados».
«La única forma en que pudimos hacer este trabajo fue a través de una increíble red de colaboración que reunió a científicos de diferentes campos junto con organizaciones como Vertebrate Genome Project y NOAA Fisheries’ Southwest Fisheries Science Center, con el apoyo de financiadores de todo el mundo», dice Komoroske. De hecho, la investigación fue apoyada por la Fundación Nacional de Ciencias, la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica, el Instituto Max Planck de Biología Celular Molecular y Genética, los Institutos Nacionales de Salud, el Instituto Médico Howard Hughes, el Proyecto de Genomas Vertebrados, el Instituto Sanger, la Fundación de Investigación de São Paolo, Ministerio Federal de Educación e Investigación de Alemania, Generalitat de Catalunya, Fundación la Caixa, Fondo de Ciencia y Tecnología de Viena, Ciudad de Viena, Gobierno de Gales Sêr Cymru II, Programa de investigación e innovación Horizonte 2020 de la Unión Europea en el marco de la beca Marie Skłodowska-Curie, Florida Programa de Subvenciones para Tortugas Marinas y donantes internacionales individuales.
