Los genomas de todos los peces pulmonados informan sobre la expansión del genoma y la evolución de los tetrápodos

Área de la Ciencia:

• Biología evolutiva
• La genómica
• Biología del desarrollo

Sus antecedentes:

• Los peces pulmonares son cruciales para comprender la transición de los vertebrados del agua a la tierra.
• Sus genomas ofrecen información molecular sobre la transición entre peces sarcopterygianos y tetrápodos del Devónico.

Objetivo del estudio:

• Secuenciar de novo y analizar los genomas de los peces pulmonares africanos (Protopterus annectens) y sudamericanos (Lepidosiren paradoxa).
• Investigar las bases genómicas de la evolución de los peces pulmonares y la transición entre peces y tetrápodos.

Principales métodos:

• Secuenciación de todo el genoma de Protopterus annectens y Lepidosiren paradoxa.
• Análisis genómico comparativo con Neoceratodus forsteri y otros vertebrados.
• Análisis de la actividad de los elementos transponibles y de la regulación génica.

Principales resultados:

• El genoma de Lepidosiren paradoxa es el genoma animal más grande secuenciado (91 Gb), principalmente debido a las regiones intergenéticas expandidas y a los intrones con un alto contenido de repetición (90%).
• Los genomas de los peces pulmonares se están expandiendo activamente debido a los elementos transponibles (ET) todavía activos, con Lepidosiren mostrando una rápida expansión en los últimos 100 millones de años.
• La expansión del genoma se correlaciona con la expresión reducida de genes que suprimen las ET, como los ARN que interactúan con PIWI y las proteínas específicas del dedo de zinc / dominio KRAB.
• A pesar de la actividad de TE, los cromosomas de los peces pulmonares conservan las características del cariotipo tetrápodo ancestral.
• El estancamiento fenotípico en las aletas parecidas a las extremidades de Neoceratodus durante ~ 100 millones de años contrasta con la pérdida secundaria de apéndices en el antepasado de Lepidosiren-Protopterus, vinculado a la pérdida de potenciadores específicos de las extremidades de erizo sónico.

Conclusiones:

• Los genomas de los peces pulmonares proporcionan una ventana única a los eventos moleculares y de desarrollo subyacentes a la transición entre peces y tetrápodos.
• El tamaño masivo del genoma y los elementos transponibles activos en los peces pulmonares ofrecen información sobre la dinámica de la evolución del genoma.
• La pérdida de apéndices parecidos a extremidades en algunos linajes de peces pulmonados se asocia con cambios regulatorios en genes clave de desarrollo como el erizo sónico.