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Nov 29, 2023

El proyecto del genoma de los primates revela los secretos de la evolución

Codirigido por Guojie Zhang del Center for Evolutionary & Organismal Biology en

Codirigido por Guojie Zhang del Centro de Biología Evolutiva y de Organismos de la Universidad de Zhejiang, Dong-Dong Wu del Instituto de Zoología de Kunming, Xiao-Guang Qi de la Universidad del Noroeste, Li Yu de la Universidad de Yunnan, Mikkel Heide Schierup de la Universidad de Aarhus y Yang Zhou en BGI-Research, el Primate Genome Consortium informó sobre una serie de publicaciones de su programa de primera fase que incluye genomas de referencia de alta calidad de 50 especies de primates, de las cuales 27 se secuenciaron por primera vez. Estos estudios proporcionan nuevos conocimientos sobre el proceso de especiación, la diversidad genómica, la evolución social, los cromosomas sexuales y la evolución del cerebro y otros rasgos biológicos.

Los estudios filogenómicos a gran escala revelan los mecanismos genéticos que subyacen a la historia evolutiva y las innovaciones fenotípicas en los primates

El análisis comparativo de los genomas de los primates dentro de un contexto filogenético es crucial para comprender la evolución de la arquitectura genética humana y las diferencias genómicas entre especies asociadas con la diversificación de los primates. Estudios previos de genomas de primates se han centrado principalmente en especies de primates estrechamente relacionadas con los humanos y se vieron limitados por la falta de una cobertura filogenética más amplia.

"Aunque hay más de 500 especies de primates en todo el mundo, actualmente, solo se han publicado los genomas de 23 especies representativas de primates no humanos, lo que deja al 72 % de los géneros sin secuenciar, lo que crea importantes lagunas de conocimiento para comprender su historia evolutiva" Dong-Dong Wu estados

Para abordar esta brecha, realizaron una secuenciación del genoma de alta calidad utilizando tecnologías de secuenciación de lectura larga en 27 especies de primates, incluidos linajes basales que no se habían secuenciado completamente antes. Combinando esto con genomas de primates publicados previamente, el proyecto realizó estudios filogenómicos de 50 especies de primates que representan 38 géneros y 14 familias para obtener nuevos conocimientos sobre su evolución genómica y fenotípica.

"Basándonos en los datos completos del genoma, hemos generado una filogenia altamente resuelta y estimamos la aparición de los primates de la corona hace entre 64,95 y 68,29 millones de años superponiéndose al límite Cretácico/Terciario", afirma Dong-Dong Wu.

El estudio informó reordenamientos genómicos detallados en linajes de primates e identificó miles de genes candidatos que se han sometido a selección natural adaptativa en diferentes ramas ancestrales de la filogenia. Esto incluye genes que son importantes para el desarrollo de los sistemas nervioso, esquelético, digestivo y sensorial, todos los cuales probablemente hayan contribuido a las innovaciones y adaptaciones evolutivas de los primates.

"Es sorprendente ver que ocurrieron tantos cambios genómicos que involucran genes relacionados con el cerebro en el ancestro común del grupo simio que incluye monos del Nuevo Mundo, monos del Viejo Mundo y grandes simios", afirma Guojie Zhang, "Estas innovaciones genómicas evolucionar profundamente en el tiempo en este nodo ancestral podría haber allanado el camino para una mayor evolución de los rasgos humanos únicos".

La clasificación generalizada de linajes incompletos ilumina la especiación y la selección en primates

Aunque se ha reconocido ampliamente que los chimpancés y los bonobos son las especies más emparentadas con los humanos, el 15 % de nuestro genoma está más cerca de otro gran simio, el gorila. Esto se debe principalmente al evento evolutivo especial llamado clasificación de linaje incompleto (ILS), donde el polimorfismo genético ancestral se clasifica al azar en las especies descendientes. El estudio investigó los eventos de especiación durante la evolución de los primates y descubrió que la ILS ocurría con frecuencia en los 29 nodos ancestrales principales de los primates, con algunos nodos que tenían más del 50 % del genoma afectado por la ILS.

"El proceso de diversificación genética no sigue una topología similar a un árbol de bifurcación como normalmente conocemos para el proceso de especiación, es más como una red complicada", dijo Guojie Zhang. "Es importante investigar el proceso evolutivo de cada gen individual, que también podría afectar la evolución de los fenotipos entre especies".

La clasificación de linaje incompleto (ILS) exhibe una amplia variación a lo largo del genoma, impulsada principalmente por la recombinación. "Observamos que ILS se reduce más en el cromosoma X que en los autosomas en comparación con lo que se esperaría en una evolución neutral, lo que sugiere un mayor impacto de la selección natural en el cromosoma X durante la evolución de los primates", afirma Mikkel Heide Schierup.

El estudio aprovecha ILS para realizar la datación molecular de eventos de especiación basándose únicamente en datos del genoma, sin calibración fósil, y descubrió que los nuevos resultados de datación eran muy consistentes con la datación con el registro fósil. “Esto sugiere que la datación molecular proporciona una estimación precisa del tiempo de especiación incluso sin los registros fósiles”, dice el primer autor de este artículo, Iker Rivas-González.

Hibridación en eventos de especies.

La hibridación se reconoce cada vez más como una fuerza evolutiva importante para generar especies y diversidad fenotípica en plantas y animales. Esto es especialmente común en linajes que pueden tolerar la duplicación del genoma completo y mayores niveles de ploidía. Sin embargo, la especiación por hibridación rara vez se ha informado en mamíferos.

Utilizando datos completos del genoma, el equipo descubrió que el mono gris de nariz chata Rhinopithecus brelichi era una especie descendiente de la hibridación entre las especies morfológicamente diferenciadas, el mono dorado de nariz chata R. roxellana y el ancestro común del mono blanco y negro de nariz chata. el mono R. bieti y el mono negro de nariz chata R. strykeri.

"Hasta donde sabemos, esta es la primera vez que se registra un evento de especiación híbrida en primates", afirmó Li Yu.

Este estudio identifica además genes clave en R. brelichi que se derivaron de cada linaje parental que pueden haber contribuido a la coloración del pelaje en mosaico en esta especie, y probablemente promovieron el aislamiento reproductivo previo al apareamiento de las especies híbridas de los linajes parentales.

Intersección multidisciplinar revela los mecanismos genéticos de la complejidad social en langures asiáticos

Los primates tienen sistemas sociales muy diversos, sin embargo, los mecanismos biológicos que subyacen a la evolución social siguen siendo poco conocidos. El modelo socioecológico clásico planteó la hipótesis de que la diversidad de los sistemas sociales evolucionó como respuesta a los cambios ambientales.

El estudio utilizó monos colobinas asiáticos como sistema modelo, ya que este grupo de especies experimentó un proceso de evolución social por etapas desde una unidad de un solo macho y varias hembras hasta formas sociales complejas de varios niveles. Reconstruyeron el proceso de especiación de este grupo utilizando los datos completos del genoma y encontraron una fuerte correlación entre la temperatura ambiental y el tamaño del grupo de la especie. Las especies de primates que viven en ambientes más fríos tienden a vivir en grupos más grandes. Las antiguas edades de hielo impulsaron la evolución social de estos primates, promoviendo la agregación de especies de monos de nariz extraña del norte en expansión en formas sociales anidadas de múltiples niveles.

Durante esta transición, los monos de nariz extraña exhibieron una selección positiva en muchos genes relacionados con la adaptación al frío y el sistema nervioso. "Los monos de nariz chata parecen tener un vínculo madre-bebé más prolongado, lo que probablemente incrementó la supervivencia infantil en ambientes fríos. Los receptores DA/OXT son neurohormonas importantes en la mediación del vínculo social. Esta vía de señal se ha mejorado en monos de nariz extraña y promovió la afiliación social, la cohesión y la cooperación entre los adultos de esta especie”, afirma Xiao-guang Qi.

Artículos de referencia:

Shao Y, Zhou L, Li F, et al. 2023. Los análisis filogenómicos proporcionan información sobre la evolución de los primates. Ciencia. https://doi.org/10.1126/science.abn6919

Rivas-González I, Rousselle M, Li F, et al. 2023. La clasificación generalizada de linajes incompletos ilumina la especiación y la selección en primates. Ciencia. https://doi.org/10.1126/science.abn4409

Wu H, Wang Z, Zhang Y, et al. 2023. Origen híbrido de un primate, el mono gris de nariz chata. Ciencia. https://doi.org/10.1126/science.abl4997

Qi XG, Wu J, Zhao L, et al. 2023. Las adaptaciones a un clima frío promovieron la evolución social en primates colobinos asiáticos. Ciencia. https://doi.org/10.1126/science.abl8621

Gao H, Hamp T, et al. 2023. El panorama de la variación genética tolerada en humanos y primates. Ciencia. https://doi.org/10.1126/science.abn8197

Kuderna L, Gao H, et al. 2023. Un catálogo global de la diversidad del genoma completo de 233 especies de primates. Ciencia. https://doi.org/10.1126/science.abn7829

Sorensen E, Harris R, et al. 2023. La ascendencia conjunta de todo el genoma revela detalles de la reticulación antigua y reciente impulsada por machos en babuinos. Ciencia. https://doi.org/10.1126/science.abn8153

Fuziev P, McRae J, et al. 2023. Las mutaciones penetrantes raras confieren un riesgo grave de enfermedades comunes. Ciencia. https://doi.org/10.1126/science.abo1131

Zhang BL, Chen W, et al. 2023. La genómica comparativa revela el origen híbrido de un grupo de macacos. Avances de la ciencia. https://doi.org/10.1126/sciadv.add3580

Bi XP, Zhou L, et al. 2023. Secuencias aceleradas específicas del linaje que subyacen a la evolución de los primates. Avances de la ciencia. https://doi.org/10.1126/sciadv.adc9507

Zhou Y, Zhan XY, et al. 2023. Ochenta millones de años de rápida evolución de los cromosomas Y de los primates. Naturaleza Ecología y Evolución. https://doi.org/10.1038/s41559-022-01974-x