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El tiburón elefante ha cambiado poco en los últimos 420 millones de años, lo que hace que su secuencia de ADN sea valiosa para compararla con otras especies de vertebrados.
Un pez de aspecto extraño con un hocico enorme se ha convertido en el vertebrado con mandíbulas más primitivo en tener su genoma secuenciado. La secuencia del ADN del tiburón elefante ayuda a explicar por qué los tiburones tienen un esqueleto cartilaginoso y cómo los humanos y otros vertebrados evolucionaron la inmunidad adquirida.
Los tiburones elefante (Callorhinchus milii) forman parte de una rama evolutiva temprana de los peces cartilaginosos conocidos como quimeras, emparentados con los tiburones y las rayas. Patrullan las aguas profundas del sur de Australia y Nueva Zelanda, y utilizan su característico hocico para cazar mariscos enterrados en la arena. Aunque no se sabe que los tiburones elefante ataquen a los seres humanos, lucen una púa de siete centímetros de largo en su aleta dorsal, que utilizan para defenderse de los depredadores.
Hace seis años, los científicos señalaron a C. milii como el primer pez cartilaginoso que se secuenciaría debido a su genoma relativamente pequeño -un tercio del tamaño del genoma humano-. «Hemos tenido muchos genomas de anfibios, de aves y de mamíferos, pero ninguno de tiburones», afirma el autor del estudio, Byrappa Venkatesh, experto en genómica comparativa de la Agencia de Ciencia, Tecnología e Investigación de Singapur.
Dumbo del mar
Debido a que el tiburón elefante es un vertebrado de mandíbula primitiva y ha cambiado poco desde que aparecieron los peces óseos hace unos 420 millones de años -lo que lo convierte en el vertebrado de evolución más lenta de todos los conocidos-, sirve como importante referencia para la genómica comparativa. «Vamos a utilizarlo como referencia en los próximos años», afirma Venkatesh. El genoma se ha publicado hoy en Nature1.
Hasta ahora, los científicos han secuenciado los genomas de ocho peces óseos y dos vertebrados sin mandíbula conocidos como lampreas. Los tiburones, las rayas y las quimeras se distinguen de otros vertebrados con mandíbula por tener un esqueleto formado principalmente por cartílago y no por hueso. Aunque los científicos sabían qué genes estaban implicados en la formación de hueso, no estaba claro si los tiburones habían perdido su capacidad de formación de hueso o simplemente nunca la tuvieron. Después de todo, los tiburones fabrican hueso en sus dientes y espinas de las aletas.
La secuencia revela que a los miembros de este grupo les falta una única familia de genes que regula el proceso de convertir el cartílago en hueso, y que un evento de duplicación de genes dio lugar a la transformación en vertebrados óseos. De hecho, cuando los investigadores eliminaron uno de estos mismos genes en un pez cebra, se redujo significativamente su capacidad para formar hueso.
John Postlethwait, biólogo del desarrollo de la Universidad de Oregón en Eugene, califica los hallazgos de «esclarecedores». Él estudia los peces hielo del Antártico (Notothenioidei), que perdieron la capacidad de formar hueso en el transcurso de la evolución, y buscará si carecen de los mismos genes que faltan en el genoma del tiburón elefante.
Evolución de la inmunidad
El genoma de C. milii también ayuda a responder a preguntas importantes sobre la evolución de la inmunidad adquirida, que es la base de la vacunación y permite a los seres humanos y otros vertebrados luchar contra nuevos patógenos. Los tiburones elefante tienen células T asesinas, que destruyen directamente las células del cuerpo que han sido infectadas por virus, pero carecen de células T auxiliares, que ayudan a regular la respuesta inmunitaria general a una infección. Los nuevos datos de la secuencia sugieren que la inmunidad adquirida evolucionó en un proceso de dos pasos y no en un solo paso como se pensaba anteriormente.
Ahora se están realizando esfuerzos para secuenciar más peces cartilaginosos, incluyendo la raya pequeña (Leucoraja erinacea) de América del Norte y el tiburón gato de manchas pequeñas (Scyliorhinus canicula).
Igor Schneider, biólogo evolutivo de la Universidad Federal de Pará (Brasil), que estudia cómo evolucionaron las extremidades a partir de las aletas de los peces, está entusiasmado con el uso de los datos de la secuencia en su propio trabajo. «El genoma del tiburón elefante proporciona una herramienta inestimable para los estudios comparativos», dice, y espera que le ayude a determinar «los pasos genéticos hacia la vida en tierra».