La UB participa en la secuenciación del genoma de todas las especies de aves del mundo

En este trabajo impulsado por el B10K participan más de 150 investigadores de 125 instituciones de 24 países de todo el mundo, entre los que destacan los investigadores Marta Riutort, Julio Rozas, Jacob González-Solís y Joan Ferrer Obiol, de la Facultad de Biología y del Instituto de Investigación de la Biodiversidad de la UB (IRBio).

El estudio publicado ahora en la revista Nature presenta 267 nuevos genomas de aves que amplían el material genético secuenciado durante la primera fase y abren nuevas perspectivas sobre la evolución de la diversidad genómica entre los diferentes linajes de pájaros. Está dirigido por la Universidad de Copenhague (Dinamarca), el China National Genebank BGI-Shenzhen (China), la Academia China de Ciencias (China), el Museo Nacional Smithsonian de Historia Natural y la Universidad Rockefeller (Estados Unidos). Como innovación, el trabajo ha empleado un método de alineamiento de genomas (Cactus) que no requieren un genoma de referencia y que ha permitido identificar más del doble de regiones genómicas homólogas (ortólogas, 149 % más) respecto a estudios anteriores.

La historia evolutiva de las aves al descubierto

Según las conclusiones, las aves paseriformes —el orden con mayor número de especies de pájaros— presentan características genómicas que difieren de las de otros grupos de aves (por ejemplo, una copia adicional del gen de la hormona del crecimiento). Los pájaros cantores —el grupo con más especies dentro de los paseriformes— también han perdido un gen denominado cornulina, hecho que podría haber contribuido a la evolución de su amplio repertorio vocal.

«En comparación con el resto de grupos de pájaros, los paseriformes —orden que incluye especies de pájaros tan conocidos como los gorriones o los jilgueros— tienen un mayor contenido de nucleótidos guanina-citosina (GC) en las regiones del genoma que codifican por proteínas y utilizan una menor proporción de codones sinónimos», detalla el investigador Joan Ferrer-Obiol, del Departamento de Genética, Microbiología y Estadística de la UB. «Por otro lado —continúa—, los piciformes —grupo que incluye a los pájaros carpinteros— presentan un número de transposones muy superior al resto de órdenes de pájaros. En posteriores estudios se podrá determinar la importancia biológica y evolutiva de estos descubrimientos».

Gracias al elevado número de genomas de pájaros secuenciados, se ha identificado un 10 % más de nucleótidos del ADN altamente conservados. «Estos componentes genéticos, hasta ahora desconocidos, están localizados sobre todo en regiones del genoma no codificantes por proteínas, y podrían tener una gran importancia funcional, especialmente en la regulación de los genes (como los lncRNA, exones no traducidos o regiones de unión de factores de transcripción)», subraya el catedrático Julio Rozas, miembro del Departamento mencionado y de la plataforma Bioinformatics Barcelona (BIB).

El estudio genético también ha facilitado la detección de cambios impulsados por la selección natural hasta el nivel de tan solo un nucleótido del ADN. «Esta potencia de detección solo es posible cuando las especies están fuertemente representadas en los análisis genómicos comparativos», comenta Guojie Zhang, investigador principal del B10K y jefe del Centro Villum para la Biodiversidad Genómica de la Universidad de Copenhague. «Estos genomas nos permiten explorar las variaciones genómicas entre distintos grupos de pájaros y ayudan a comprender mejor sus procesos de diversificación».

La base genética del comportamiento migratorio de la pardela cenicienta

El equipo investigador UB-IRBio se ha centrado en la secuenciación del genoma de la pardela cenicienta atlántica (Calonectris borealis), una especie migratoria de larga distancia que tiene colonias de cría en las islas Canarias y pasa el invierno en lugares como las costas de Sudáfrica y Namibia. Desde hace más de quince años, el grupo dirigido por el catedrático Jacob González-Solís estudia el comportamiento migratorio de la especie mediante el uso de dispositivos de seguimiento remoto del movimiento (geolocalizadores GPS, etc.).

«Además, el equipo colabora activamente en otro de los proyectos de genómica comparada que se están realizando a partir de los nuevos genomas y que tiene como objetivo identificar las regiones específicas del genoma asociadas al comportamiento migratorio de las aves. En particular, se buscará la huella molecular de la convergencia evolutiva comparando los genomas de diversos grupos de aves en los que ha aparecido este comportamiento de forma independiente», explica el catedrático Jacob Gonzàlez-Solís, del Departamento de Biología Evolutiva, Ecología y Ciencias Ambientales de la UB.

«El proyecto B10K todavía no está finalizado», subraya la catedrática Marta Riutort, miembro del Departamento de Genética, Microbiología y Estadística de la UB. «Todavía se están haciendo muchos análisis filogenómicos y de genómica comparativa que aportarán nueva información sobre la historia evolutiva de los pájaros. Disponer de toda esta información genómica y de una filogenia bien resuelta permitirá llevar a cabo un gran número de estudios, como la búsqueda de la base genética de la migración. Este conocimiento permitirá entender mejor cómo han evolucionado no solo los caracteres morfológicos o los propios genomas de los pájaros, sino también otros más complejos como la migración o los comportamientos sociales».

Trabajo de campo y museos para preservar una biodiversidad en peligro

Buena parte de la secuenciación de los genomas se ha basado en el análisis de muestras de tejido conservadas en museos de todo el mundo, lo cual ha permitido secuenciar genomas de pájaros raros y en peligro de extinción. Así, han colaborado en la iniciativa centros como el Museo Nacional Smithsonian de Historia Natural, el Museo de Historia Natural de Dinamarca, el Museo de Ciencias Naturales de la Universidad Estatal de Luisiana y el Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN-CSIC).

Para Carsten Rahbek, coorganizador del proyecto B10K y antiguo conservador de pájaros en el Museo de Historia Natural de Dinamarca, «este documento también es testimonio de cómo avanza la ciencia de modo imprevisible en el tiempo. En opinión de Peter Hosner, actual conservador de pájaros del Museo de Historia Natural de Dinamarca, «el estudio demuestra cómo las inversiones en trabajos básicos de campo proporcionan valor a la investigación durante décadas, una lección importante en una época en que la naturaleza está desapareciendo de forma acelerada».

Todavía hay grandes preguntas abiertas sobre las relaciones evolutivas de los pájaros. «Los nuevos genomas tienen un papel clave en la comprensión de la diversificación de pájaros», comenta Josefin Stiller, experta de la Universidad de Copenhague, que lidera los esfuerzos para construir un nuevo árbol evolutivo de todas las familias de pájaros. Por eso, ya está en marcha la nueva fase del proyecto, otro reto científico para secuenciar genomas de especies que representen los 2.250 géneros de aves. En palabras del experto Erich Jarvis, coinvestigador principal del proyecto B10K y profesor de la Universidad Rockefeller y del Instituto Médico Howard Hughes, «poder acceder a toda la diversidad genética de aves nos ayudará a descifrar la genética de sus diversos rasgos complejos, como el vuelo, el aprendizaje vocal y las altas densidades de neuronas cerebrales».

Ilustraciones: Jon Fjeldså