La publicación del primer genoma de un pez altiplánico es uno de los hitos destacados de una investigación sobre Orestias Ascotanensis, un pequeño pez que habita solamente en el salar de Ascotán en el desierto de Atacama, realizada por un equipo multidisciplinario de investigadores de distintas universidades y centros de investigación.
Ciencia y Medio Ambiente29/07/2024
Fotos: Gentileza de Claudio Quezada-Romegialli, U de Tarapacá.
En la inmensidad del Altiplano chileno, rodeado de montañas y volcanes, a 3.700 metros sobre el nivel del mar, se encuentra el salar de Ascotán, perteneciente a la comuna de Ollagüe, en la región de Antofagasta. El salar es un reservorio de vida natural adaptada a las duras condiciones del desierto en altura, entre las que se pueden mencionar amplias oscilaciones de temperatura entre el día y la noche, baja humedad, oxígeno reducido y la radiación ultravioleta superficial más alta del planeta.
A pesar del estrés al que están sometidos, en los salares encontramos diversos organismos bien adaptados para vivir y prosperar en estos hábitats de gran altitud, como caracoles del género Biomphalaria y Heleobia, ranas del género Telmatobius, peces del género Orestias, flamencos andinos y camélidos como llamas, alpacas, vicuñas y guanacos, entre otros.
Uno de estos organismos, Orestias ascotanensis, también llamado “karachi”, es un pequeño pez endémico de los manantiales que alimentan el salar de Ascotán. Pertenece al género Orestias (Orden Cyprinodontiformes; Familia Cyprinodontidae), grupo endémico de especies que habitan sistemas acuáticos en las cuencas interandinas de Perú, Bolivia y Chile. Estos peces se han adaptado a vivir en las condiciones extremas de los salares que, a las mencionadas anteriormente, se suman concentraciones elevadas de metales pesados en el agua y salinidad variable, por lo que son un modelo biológico atractivo para abordar los mecanismos de adaptación de los peces a hábitats de gran altitud.
Este pequeño pez vive en un entorno inhóspito, sometido a condiciones extremas de altura, radiación ultravioleta, salinidad y saturación por metales pesados.
Un amplio equipo de investigación de las universidades de Chile, Andrés Bello, Católica de Chile, CAPES e IEB, que reunió a especialistas en genética, microbiología, ingeniería, matemáticas, entre otras disciplinas, publicó recientemente un artículo sobre esta especie, titulado “Genome sequencing and transcriptomic analysis of the Andean killifish Orestias ascotanensis reveals adaptation to high-altitude aquatic life”. Conversamos sobre este estudio con uno de sus autores, Marco A. Méndez, investigador del Centro de Investigación Científica y Tecnológica de Excelencia, CAPES, y docente de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Chile.
Cómo se adaptan los organismos a ambientes acuáticos de gran altura como el altiplano, es una de las interrogantes que buscaron responder los investigadores. “Orestias ascotanensis es una especie interesante que nos permite la búsqueda de señales a nivel genómico que nos den información sobre cómo esta especie se adapta a las condiciones ambientales impuestas por habitar en un salar de altura, por ejemplo, la alta salinidad y la alta radiación UV presente en esta zona”, señala Méndez.
Cómo se adaptan los organismos a ambientes acuáticos de gran altura como el altiplano, es una de las interrogantes que buscaron responder los investigadores.
Para comprender la adaptación de este pequeño pez, a la fecha se han realizado estudios morfológicos y de desarrollo embrionario, análisis filogenéticos y comparaciones citogenéticas de las especies de Orestias del Altiplano Andino, los cuales, según los autores, no explican completamente las adaptaciones a estos ambientes. Es por esto, replican, que se necesitan análisis genómicos y transcriptómicos que complementen esos resultados.
¿En qué consisten estos análisis? “El transcriptoma es el conjunto de todas las moléculas de ARN (transcritos) presentes en una célula o grupo de células en un momento determinado” explica el investigador, especificando que cada tejido expresa distintos transcritos, y esta expresión diferencial es lo que se denomina transcriptoma. “Al hacer un análisis transcriptómico, buscamos identificar aquellos genes que se expresan diferencialmente dada una condición de interés. En nuestro caso, la expresión transcriptómica asociada a los ambientes del salar de Ascotán donde vive esta especie”.
Por otro lado, podemos decir que el genoma son todas moléculas de ADN que contiene una especie. “Con las actuales técnicas de secuenciación masiva somos capaces de obtener todo el genoma de un individuo”, afirma el investigador, “de este modo, aplicando los principios de la biología comparativa, somos capaces de inferir los cambios en las secuencias entre especies y proponer la historia evolutiva de las especies de interés, mediante árboles filogenéticos”.
Para sobrevivir y desarrollarse en ambientes extremos, los seres vivos poseen múltiples mecanismos de adaptación. A nivel molecular, por ejemplo, se conoce la reparación de ADN. “En la secuencia de nucleótidos se encuentran las instrucciones necesarias para formar todos los componentes de las células, así como las proteínas y las moléculas de ARN y la información heredable. De aquí la importancia de que existan mecanismos de reparación del ADN que corrijan los problemas generados por agentes mutagénicos, uno de estos factores es la radiación UV que es muy alta en el norte de Chile”, menciona Méndez.
Para sobrevivir y desarrollarse en ambientes extremos, los seres vivos poseen múltiples mecanismos de adaptación.
Entre los resultados relevantes de esta investigación, Marco A. Méndez destaca que “lo primero es la publicación del primer genoma de un pez altiplánico, adicionalmente se pudo caracterizar a nivel transcriptómico los genes implicados en la respuesta adaptativa de Orestias ascotanensis a la vida en el Salar de Ascotán, un ambiente único en el mundo por su altura y condiciones abióticas extremas. Finalmente se caracteriza la respuesta molecular a nivel de microARN (miARN) permitiendo postular posibles respuestas regulatorias de la expresión génica involucradas en la adaptación de esta especie a este ambiente extremo”.
Los tipos de análisis genómicos y transcriptómicos de Orestias ascotanensis son los primeros realizados en peces del Altiplano Andino; hasta la fecha sólo se habían efectuado en animales que habitan en el entorno de gran altitud de la meseta tibetana en los Himalayas, como la serpiente de aguas termales tibetana, el pollo tibetano, el antílope tibetano o los monos de nariz chata. Las características del hábitat del pez andino, altísima radiación ultravioleta, bajo nivel de oxígeno, altas concentraciones de sales y metales pesados, convierte al salar de Ascotán en uno de los ecosistemas más duros para la vida de los peces. El genoma secuenciado y estudiado en este paper es una referencia de alta calidad que puede ser usado para genómica comparativa y como fuente de información que ayudará a comprender el desarrollo y la fisiología de esta especie.
Información: CAPES
El salar de Ascotán corresponde al fragmento de un gran lago que ocupó este espacio en el pasado y las especies que habitan en este lugar son relictos, evidencias de esa fauna, señala el académico e investigador Cristian Araya. “La especiación, la evolución de estos organismos, se desarrolló a través de cambios geográficos naturales, con datas de millones de años. Y la presencia de estas especies en estos reductos habla de un alto endemismo, o sea de especies altamente exclusivas, altamente adaptadas a estos espacios y no a otros”.
El salar de Ascotán corresponde al fragmento de un gran lago que ocupó este espacio en el pasado y las especies que habitan en este lugar son relictos, evidencias de esa fauna.
Aunque originalmente vivieron en el lago, que tenía 80 mil kilómetros cuadrados, y que abarcaba tres países, hoy prosperan en no más de 200 metros lineales de cauce. Un entorno inhóspito, sometido a condiciones extremas de altura, radiación ultravioleta, salinidad y saturación por metales pesados. “Estas especies y otras tienen estos mecanismos genéticos, celulares, biológicos, que les permiten hacer frente a las condiciones que se dan en estos lugares. Por ejemplo, las Orestias, que viven en estos cuerpos de agua, que son ricos en arsénico, tienen mecanismos genéticos, genes, enzimas o moléculas que les permitan vivir aquí, lo mismo la radiación, que es abundante, que es permanente también. Hay mecanismos en los que, biológicamente, los daños que esta radiación les puede causar, pueden ser reparados de manera más eficiente. De lo contrario habrían desaparecido hace mucho tiempo”, señala el profesor Araya.
Durante el Cuaternario los salares pudieron haber estado unidos reiteradamente, soportando una única y gran población de estos peces.
* Para saber más: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0181989
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