Un consorcio de científicos logra descifrar por primera vez el árbol genético de las aves modernas

• Los científicos han trabajado en la secuenciación del genoma de 48 especies
• Los antepasados de las aves perdieron los dientes hace 100 millones de años

Flamencos en la reserva natural de Panyu, en la provincia de Guangdong, en China.

Un consorcio internacional formado por más de 200 científicos ha logrado descifrar por primera vez el árbol filogenético de las aves modernas, en un estudio cuyos principales resultados se dan a conocer este jueves en varios artículos en la revista Science, donde, entre otras cosas, se desvela que los antepasados de las aves debieron perder los dientes hace 100 millones de años.

Los dinosaurios se extinguieron hace 66 millones de años pero algunos reptiles y aves sobrevivieron y sufrieron una rápida evolución y una gran diversificación, con lo que los científicos han trabajado para intentar explicar el árbol familiar.

En este proyecto han participado científicos de 80 instituciones repartidas en 20 países, con el liderazgo de Guoije Zhang, del 'National Genebank BGI', en China y la Universidad de Copenhague; Enrich D. Jarvis, de la 'Duke University' y el 'Howard Hughes Medical Institute', en Estados Unidos; y M. Thomas P. Gilbert, del Museo de Historia Natural de Dinamarca.

En España, ha participado el investigador Toni Gabaldón, jefe del grupo de Genómica Comparativa en el Centro de Regulación Genómica (CRG) de Barcelona y profesor del Instituto Catalán de Investigación y Estudios Aplicados (ICREA).

Estudio de genomas completos

Hasta la fecha, el estudio filogenético de las aves se había realizado a partir de la comparación de conjuntos de genes, pero nunca de genomas completos.

Esto último ha permitido reconstruir el árbol filogenético de las aves con mucho más detalle, incluyendo información sobre las relaciones de parentesco entre grupos y el momento en que se separaron.

Durante cuatro años, los autores de este estudio han trabajado en la secuenciación masiva del genoma de 48 especies de aves (cuervos, patos, halcones, periquitos, grúas, ibis, pájaros carpinteros, águilas, etc), además de otros animales emparentados como los cocodrilos.

El trabajo se ha realizado con el análisis de muestras de tejido congelado y recolectado en los últimos 30 años, procedentes de museos y de otras instituciones.

El ADN se ha separado en la Universidad de Duke y en la Universidad de Copenhage, mientras que la mayoría de la secuenciación genómica y los primeros análisis se han realizado en el BGI de China. El estudio filogenético se ha llevado a cabo entre más de 80 instituciones en el mundo.

Pérdida de cientos de genes

Así, la investigación revela que las aves tienen pocas repeticiones de ADN y que ya desde el inicio de su aparición perdieron cientos de genes que compartirían con los humanos primitivos y con los mamíferos.

Se trataba de los genes implicados en funciones importantes como la reproducción, la formación del esqueleto o los pulmones, y de ahí las grandes diferencias que en estos sistemas existen entre mamíferos y aves.

También se ha descubierto que los circuitos cerebrales para el aprendizaje musical y vocal en aves y en humanos son similares, aunque ambas especies han llegado a ellos por vías diferentes en la evolución.

Los principales artículos de este estudio indican que el aprendizaje vocal, es decir, la capacidad para emitir sonidos, modificar el tono y reproducir un sonido por imitación, evolucionó de forma independiente como mínimo, en dos ocasiones.

Desaparición de los dientes

Otra conclusión del trabajo se refiere a la desaparición de los dientes, que los antepasados de las aves modernas debieron perder hace más de 100 millones de años a juzgar por las mutaciones en aquellos genes relacionados con la formación del esmalte y la dentina.

Sobre la base de la evidencia fósil y molecular, los investigadores proponen un escenario de dos fases en el que la pérdida de dientes y el desarrollo pico evolucionaron juntos en el ancestro común de todas las aves modernas.

En la primera etapa, la pérdida de dientes y el desarrollo del pico parcial comenzó en la parte anterior de la mandíbula superior e inferior, mientras la segunda fase consistió en la progresión concurrente de la pérdida de dientes y el desarrollo de la parte del pico anterior de ambas mandíbulas a la parte posterior.

Los pingüinos, aparecieron hace 60 millones de años

Entre otras cosas, los investigadores este consorcio estiman que los pingüinos aparecieron por primera vez hace unos 60 millones de años.

El estudio muestra que la población de pingüinos Adelia se incrementó rápidamente hace aproximadamente 150.000 años, cuando el clima se volvió más cálido, pero más tarde se redujo en un 40 por ciento hace unos 60.000 años, durante un periodo glacial frío y seco.

Mientras, la población de pingüinos emperador se mantuvo estable, lo que sugiere que se adaptó mejor a las condiciones glaciales, por ejemplo, al ser capaces de proteger sus huevos contra temperaturas bajo cero e incubarlos en sus pies.

El consorcio encontró que ambos pingüinos expandieron genes relacionados con beta-queratinas, las proteínas que constituyen el 90 por ciento de las plumas, con al menos 13 genes responsables de un solo tipo de beta-queratina, que es el número más alto en comparación con todos los otros genomas de aves conocidas. Todo ello explicaría su importancia para asegurar que las plumas de pingüinos sean cortas, rígidas y densamente pobladas para minimizar la pérdida de calor, siendo resistentes al agua y adyudando a nadar bajo el agua.

Por último, el estudio de los genomas de tres especies de cocodrilos ha permitido establecer cómo sería el antecesor común del grupo de los arcosaurios (aves, cocodrilos y dinosaurios).