Motors genòmics ocults impulsen l'evolució de la guatlla comuna

Foto: Dues guatlles comunes capturades al mateix lloc mostren una cridanera variació en el color de la gola. El coautor J.D. Rodríguez-Teijeiro (a baix a l'esquerra) ha dedicat dècades a l'estudi d'aquestes aus. Crèdit de la foto: Carles Vilà.

Un nou estudi suggereix que antigues inversions genòmiques de la guatlla estan actuant com a motor de diversificació i creant diferents camins evolutius dins d'una mateixa espècie. L'evolució sovint amaga els seus secrets a llocs inesperats, i l'aparentment ordinària guatlla comuna està demostrant ser un tresor de sorpreses genòmiques.

En un article recentment publicat a Molecular Ecology, un equip científic ha revelat com antigues reorganitzacions cromosòmiques estan donant forma a l'evolució d'aquesta au àmpliament distribuïda, especialment en poblacions illenques.

Aquest estudi ha estat conduït pel grup de recerca CONSEVOL de l'Estació Biològica de Doñana, juntament amb la Universitat d'Uppsala, l'Institut de Zoologia de l'Acadèmia Xina de Ciències i l’Institut de Recerca de la Biodiversitat de la Universitat de Barcelona (IRBio-UB).

Aquesta investigació es basa en troballes prèvies i amplia significativament la comprensió sobre com grans seccions d'ADN invertit, conegudes com a inversions cromosòmiques, impulsen l'adaptació a la guatlla comuna (Coturnix coturnix).

L'investigador J.D. Rodríguez-Teijeiro (IRBio-UB) ha dedicat dècades a l'estudi d'aquestes aus aportant valuosos coneixements.

Descobrint una complexitat genòmica oculta

Tot i que treballs anteriors de l'equip de CONSEVOL s'havia identificat una gran inversió al cromosoma 1 (Inv1) en poblacions de guatlla comuna, especialment a la vora occidental de la seva àrea de distribució, el seu estudi més recent ofereix una caracterització molt més profunda d'aquesta inversió i revela altres reorganitzacions genòmiques igualment fascinants. Utilitzant un genoma de novo d'alta qualitat recentment acoblat de la guatlla comuna, van identificar dues inversions vinculades, fins ara desconegudes, al cromosoma 2 (Inv2.1 i Inv2.2).

Aquestes inversions, igual que Inv1, són notablement grans –en conjunt abasten fins al 15,6 % del genoma de la guatlla– i són sorprenentment antigues, amb més d'un milió d'anys.

Evolució insular: un gir genòmic a l'estil dels pinsans de Darwin

La presència d'aquestes inversions, particularment Inv1, té implicacions profundes per a la nostra comprensió de l'evolució en una espècie coneguda per la seva alta mobilitat. Els investigadors assumien que el comportament migratori de la guatlla homogeneïtzaria el seu genoma a través dels continents. Tanmateix, van trobar “illes” genòmiques que evolucionen de manera independent en els arxipèlags atlàntics –una mena de ressò modern dels pinsans de Darwin, però que es manifesta a nivell de l'ADN. Inv1 domina en poblacions de les Illes Canàries, Madeira i Açores, on restringeix el flux gènic amb el continent. Aquest aïllament genòmic permet que les guatlles illenques desenvolupin trets únics com a plomatge més fosc i ales més arrodonides, adaptades als seus entorns específics.

Càpsules del temps evolutives

Les inversions cromosòmiques actuen com a càpsules del temps evolutives. En suprimir la recombinació, preserven blocs complets d'ADN com a unitats heretades. Al llarg de mil·lennis, aquestes regions acumulen mutacions adaptatives molt més ràpid que la resta del genoma. L'anàlisi va revelar un patró cridaner: les inversions allotgen una proporció més gran de mutacions no sinònimes —canvis que alteren proteïnes— el que suggereix una selecció purificadora relaxada. En essència, les inversions fixen canvis genètics beneficiosos i acceleren l'adaptació.

Repensant l'evolució d'espècies mòbils

Aquest descobriment posa en dubte les suposicions sobre els animals altament mòbils. Fins i tot en una espècie que inclou continents, l'evolució crea “illes” genòmiques on prosperen adaptacions úniques. L'acoblament genòmic de novo –construït des de zero en lloc de basar-se en genomes de referència– va ser clau per descobrir aquesta complexitat oculta. Els mètodes tradicionals podrien haver passat per alt aquestes variacions estructurals, però aquest enfocament va revelar com les inversions divideixen el genoma en trajectòries evolutives diferents.

Implicacions per a la conservació

Aquestes troballes mostren com l'evolució pot operar de manera críptica, amb l'arquitectura genòmica fent un paper tan crucial com la selecció natural. Per a la conservació, això implica que les poblacions insulars de guatlla podrien representar llinatges evolutius únics, modelats per inversions com Inv1. Protegir aquests “motors” genòmics podria ser fonamental per preservar el potencial adaptatiu de la guatlla comuna en un món canviant.

 

Referència

Ravagni, S., Montero-Mendieta, S., Leonard, J.A., et al. (2025). Large inversions shape diversification and genome evolution in common quails. Molecular Ecology, https://doi.org/10.1111/mec.17740 

Text de Santiago Montero-Mendieta
Hidden Genomic ‘Engines’ Drive Evolution in the Common Quail Santiago Montero-Mendieta Evolutionary Biologist & Genomics Specialist