jueves, 19 de marzo de 2015

Proteínas antiguas desvelan la historia evolutiva de dos mamíferos sudamericanos

AGENCIA SINC

A través de los restos fósiles de Toxodon y Macrauchenia, extinguidos hace 10.000 años, un equipo científico ha leído la evolución de estos dos ungulados en sus proteínas antiguas de colágeno. El primero era un tapir y el segundo se parecía a un hipopótamo o un rinoceronte.

Los ungulados nativos de América del Sur fueron un grupo de mamíferos grande y diverso, entre los que se encontraban Macrauchenia, un tapir de cuello y piernas largas, y Toxodon, un animal con un cuerpo como el del rinoceronte y una cabeza parecida a un hipopótamo.

A pesar de su relativa reciente extinción (hace aproximadamente 10.000 años) aún se sabe muy poco acerca de su historia evolutiva. Investigadores de Reino Unido, Alemania, Argentina, Dinamarca, Irlanda y Estados Unidos han dado un paso más en este conocimiento, analizando la historia evolutiva de estos dos ungulados a través de proteínas antiguas de colágeno.

Como detalla a Sinc uno de los coautores del trabajo, el investigador del Conicet y el Museo Nacional de Universidad Nacional de La Plata Javier N. Gelfo, Macrauchenia y Toxodon son dos de los últimos representantes de los órdenes de mamíferos Litopterna y Notoungulata: “Durante la era Cenozoica, que comprende desde la extinción de los dinosaurios hasta el presente, América del Sur se comportó durante buena parte de su historia como un continente isla, similar a la situación actual de Australia, aunque con diversas conexiones esporádicas con la Antártida y con América del Norte, hasta que finalmente con la irrupción del istmo de Panamá la comunicación fue permanente”.

Durante las etapas de aislamiento, Sudamérica desarrolló una rica y diversa fauna de ungulados endémicos de este continente, conformado por al menos cinco órdenes actualmente extintos: Notoungulata, Litopterna, Xenungulata, Pyrotheria y Astrapotheria.

“Los dos primeros constituyen los órdenes de mayor diversidad taxonómica, y sus primeros restos fósiles fueron ya conocidos por Darwin en su viaje como naturalista del Beagle”, explica el experto, animales a los que el propio Darwin se refirió como los animales más extraños jamás descubiertos. Además, tanto Toxodon como Macrauchenia son los últimos representantes de linajes extintos que llegaron a convivir con el ingreso del hombre en América.

Protocolo de extracción molecular

El principal objetivo de la investigación, publicada en la revista Nature, fue implementar un protocolo funcional para la extracción de información molecular de especies extintas, así como lograr identificar sus relaciones de parentesco con otros mamíferos.

Para ello, se extrajo información molecular de restos fósiles de Toxodon y Macrauchenia, con el fin de reconstruir parte de la historia evolutiva de los Notoungulata y Litopterna.

La mejor información molecular proviene del ADN pero, con una antigüedad promedio de 12.000 años, las muestras de Toxodon y Macrauchenia analizadas no han permitido por el momento a los investigadores obtener esa información.

“Sin embargo existe la posibilidad de analizar elementos moleculares más estables y resistentes, tales como el colágeno. A diferencia del ADN, el colágeno es una proteína caracterizada por constituir fibras y representa el componente más abundante de la piel y de los huesos, conformando casi un cuarto de las proteínas totales presentes en los mamíferos”, señala Gelfo.

A partir de técnicas de cromatografía líquida y espectrometría de masas los investigadores pudieron analizar 48 muestras tomadas de Toxodon y Macrauchenia y recuperar, por primera vez, secuencias de colágeno Tipo I (existen distintos tipos de colágeno y el Tipo I, COL1, se encuentra en abundancia en la dermis, tendones, la dentina de los dientes, la córnea y en particular en los huesos).

Comparando las diferencias entre las secuencias de colágeno Tipo I de las especies fósiles y de los mamíferos conocidos, fue posible reconstruir cómo la misma se ha ido modificando a partir de un ancestro en común, y de este modo obtener una hipótesis sobre la historia evolutiva y las relaciones de parentesco entre estos grupos.

 Emparentados con Perissodactyla

Los resultados de los análisis filogenéticos indicarían que al menos dos órdenes de ungulados nativos de América del Sur, los Notoungulata y los Litopterna, se encuentra muy cercanamente emparentados con el actual orden Perissodactyla, con quienes conforman un grupo al que se ha denominado Pan-Perissodactyla. Además “se puede inferir que el ancestro común entre estos grupos debió haberse diferenciado muy tempranamente, por ejemplo, en el Cretácico Tardío”.

Es muy probable que el ancestro de las órdenes Litopterna, Notoungulata y Perissodactyla, haya vivido en América del Norte, dando origen en Sudamérica al menos a las dos órdenes analizadas.

Las implicaciones de este primer trabajo son “enormes” desde el punto de vista metodológico, según Gelfo, ya que se abre la puerta a que otros grupos de investigación intenten aplicar estas técnicas a otros grupos de animales extintos.

Referencia bibliográfica

Welker, F., Collins, M. J., Thomas, J. A., Wadsley, M. y Brace, S. (2015). “Ancient proteins resolve the evolutionary history of Darwin’s South American ungulates”. Nature, doi:10.1038/nature14249

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