Los peces espada del género Xiphophorus han sido objeto de fascinación para los científicos durante más de un siglo. Estos peces, conocidos por sus llamativas colas en forma de espada, han proporcionado valiosos conocimientos sobre la evolución y el desarrollo de enfermedades humanas.
Un reciente estudio publicado por científicos de The Xiphophorus Genetic Stock Center de la Texas State University (EEUU), de la University of Missouri (EEUU), de la Stanford University (EEUU), de la Korea University (Corea del Sur) y de la University of Konstanz (Alemania) ha logrado un avance significativo al secuenciar y analizar los genomas completos de las 26 especies descritas de Xiphophorus, así como de tres especies aún no descritas. Este monumental esfuerzo ha permitido construir un árbol genealógico preciso de estos peces, resolviendo enigmas evolutivos de larga data.
El Género Xiphophorus: Un Modelo para Estudiar la Hibridación
Xiphophorus es un género de peces de agua dulce de Centroamérica, con 26 especies descritas que habitan en diversas aguas dulces de las cuencas atlánticas de Mesoamérica, desde el norte de México hasta Guatemala. Estas especies se dividen en cuatro grupos según su distribución geográfica: platies del norte, platies del sur, espadas del norte y espadas del sur. La variación morfológica notable de estas especies y la posibilidad de producir híbridos entre especies experimentalmente convierten a Xiphophorus en un modelo ideal para abordar preguntas sobre el papel de la hibridación en la evolución fenotípica y la especiación.
Estudios anteriores han propuesto que dos especies de Xiphophorus tienen un origen híbrido, y una investigación basada en transcriptomas ha revelado evidencia de evolución reticulada. Además, existen varias zonas híbridas conocidas, tanto antiguas como contemporáneas, dentro de este grupo. Aunque la hibridación parece ser más frecuente de lo que se pensaba anteriormente en Xiphophorus, el impacto evolutivo de la hibridación dependerá en gran medida de la capacidad de los híbridos para sobrevivir y reproducirse, introduciendo así material genético nuevo en diferentes linajes.
Mecanismos de Aislamiento y su Impacto en la Hibridación
En la naturaleza, tanto los mecanismos de aislamiento pre-cigóticos como post-cigóticos afectan la formación y persistencia de los híbridos. El aislamiento pre-cigótico puede ser mediado por diferencias específicas en el comportamiento de cortejo y apareamiento, entre otros mecanismos. Los peces Xiphophorus, comúnmente conocidos como espadas y platies, han sido intensamente estudiados en parte debido a sus ornamentaciones dramáticas, seleccionadas sexualmente. Uno de los rasgos más estudiados en las espadas es la extensión colorida de los radios ventrales de la aleta caudal, conocida como «espada», utilizada en las exhibiciones de cortejo y altamente atractiva para las hembras.
Este rasgo se encuentra en todas las especies de espadas del sur y en la mayoría de las espadas del norte, pero está ausente en los platies. La ornamentación de la espada actúa como una barrera reproductiva en especies que han perdido este rasgo. La hipótesis del «sesgo preexistente» postula que la preferencia femenina es ancestral, lo que facilitó la evolución posterior del rasgo en los machos. Sin embargo, se necesita un conocimiento preciso sobre el origen mono- o polifilético de la espada y un árbol filogenético detallado para validar esta hipótesis.
Hibridación: El Motor de la Evolución
Uno de los hallazgos más sorprendentes del estudio es la evidencia contundente de múltiples eventos de hibridación a lo largo de la historia evolutiva de los peces espada. Contrario a lo que se pensaba, la hibridación no solo ha ocurrido, sino que parece haber sido un factor clave en la formación de nuevas especies.
Los investigadores descubrieron que la hibridación ha dejado una huella profunda en los genomas de estos peces, dando lugar a una mezcla compleja de genes de diferentes ancestros. En algunos casos, la hibridación incluso precedió a la formación de nuevas especies, desafiando las concepciones tradicionales de la evolución.
Los Genes de la Belleza y la Enfermedad
El estudio también ha arrojado luz sobre los genes responsables de algunas de las características más llamativas de los peces espada, como sus coloridas colas y su susceptibilidad al melanoma. Los investigadores han identificado genes que controlan el desarrollo de estas características y han descubierto cómo la hibridación ha influido en su evolución.
Implicaciones para la Biología y la Medicina
Este estudio no solo arroja luz sobre la historia evolutiva de los peces espada, sino que también tiene importantes implicaciones para la investigación en biología y medicina. Los científicos identificaron genes relacionados con el desarrollo del cáncer y la pubertad, así como aquellos involucrados en el aislamiento reproductivo entre especies.
Comprender cómo estos genes evolucionaron en el contexto de la hibridación puede proporcionar nuevas pistas sobre los mecanismos genéticos subyacentes a estas enfermedades en humanos. Además, el modelo de hibridación en Xiphophorus puede servir como un sistema experimental invaluable para estudiar los procesos evolutivos y genéticos asociados con la formación de nuevas especies.
Conclusión
A través de la secuenciación, ensamblaje y anotación de los genomas de todas las especies conocidas de Xiphophorus, así como de tres taxones no descritos previamente, los científicos han generado filogenias tanto mitocondriales como nucleares para todas las especies del género. Este análisis permitió a los investigadores estudiar la evolución de los genomas, genes seleccionados y familias de genes, encontrando evidencia de una hibridación extensa durante la evolución de Xiphophorus, tanto en linajes actuales como ancestrales.
Este artículo ha explorado cómo la hibridación y la esterilidad híbrida post-cigótica pueden influir en la especiación, utilizando el género Xiphophorus como modelo para comprender estos complejos procesos evolutivos. Con el desarrollo continuo de recursos genómicos y estudios filogenéticos más detallados, se espera que se puedan responder muchas de las preguntas pendientes sobre la evolución y especiación en estos fascinantes peces.
Este estudio representa un punto de partida para futuras investigaciones sobre la hibridación y sus consecuencias genéticas. Los científicos podrán ahora explorar en detalle los mecanismos moleculares que subyacen a la mezcla de genomas y cómo esto afecta la adaptación y supervivencia de los organismos.
Contacto
Manfred Schartl
The Xiphophorus Genetic Stock Center, Texas State University, San Marcos, Texas, TX, USA
Developmental Biochemistry, Biocenter, University of Wuerzburg, Am Hubland, Wuerzburg, Germany
Research Department for Limnology, University of Innsbruck, Mondsee, Austria
Email: phch1@biozentrum.uni-wuerzburg.de
Referencia (acceso abierto)
Du, K., Ricci, J. M., Lu, Y., Walter, R. B., Warren, W. C., Dodge, T. O., Schumer, M., Park, H., Meyer, A., & Schartl, M. (2024). Phylogenomic analyses of all species of swordtail fishes (genus Xiphophorus) show that hybridization preceded speciation. Nature Communications, 15(1), 1-15. https://doi.org/10.1038/s41467-024-50852-6
