La biodiversidad es importante para los seres humanos, sobre todo, por los servicios que los ecosistemas brindan a las personas, vinculados, entre otras cosas, con la polinización de las plantas –y, por lo tanto, con la producción de alimentos-, así como con la purificación del aire y del agua, y la regulación del clima. En este sentido, los depredadores topes, aquellas especies ubicadas en la cima de la cadena alimenticia, cumplen un rol clave en el sostenimiento del equilibrio de los ecosistemas al regular las poblaciones de herbívoros y de otras presas, evitando así la sobreexplotación de recursos fundamentales. Además, estas grandes especies, frecuentemente de gran fragilidad, adquieren a menudo un importante valor cultural para comunidades locales, tal como ocurre, por ejemplo, con el yaguareté (Panthera onca) en la selva misionera, y pueden convertirse en importantes atractivos turísticos, con la consiguiente generación de ingresos y empleos.

Frente a la amenaza de extinción de las especies, toman importancia los estudios científicos en el campo de la ecología, pero también aquellos que se focalizan en obtener más información sobre la genómica y evolución de estos animales, así como sobre sus mecanismos moleculares de fecundación y reproducción. Entender mejor todos estos aspectos de la biología de los animales podría resultar fundamental a la hora desarrollar mejores estrategias de conservación.

En este sentido, adquiere importancia un estudio molecular reciente de especialistas del CONICET en el Instituto de Biología y Medicina Experimental (IBYME, CONICET-F-IBYME) sobre la evolución de un grupo de proteínas reproductivas en animales carnívoros (orden Carnivora). Este trabajo reafirma la hipótesis, ya sugerida en la literatura, acerca de la laxitud de las barreras de aislamiento interespecífico entre las especies de grandes gatos o panterinos (subfamilia Pantherinae), que harían posible su hibridación, es decir, el cruzamiento entre individuos de distintas especies dentro de la subfamilia. Esto es importante en términos de conservación, dado que, en general, se trata de especies frágiles y amenazadas, como el yaguareté. Las otras especies de panterinos actuales son: el león, el leopardo de las nieves, el tigre y el leopardo. El trabajo dirigido por la investigadora Patricia Saragüeta, y que tiene como primeros autores al investigador Francisco Pisciottano y a la becaria doctoral Clara Campos, fue publicado en la revista Molecular Ecology.

Antecedentes

En 2017 un consorcio científico internacional, del que participó Saragüeta, publicó un estudio comparativo del genoma de los grandes gatos, en el que se concluía -a partir de la observación de llamativas similitudes genómicas- que las especies de este grupo debían haber atravesado en el pasado por un proceso de hibridación (de cruzamiento y retrocruzamiento), presumiblemente en períodos críticos para su conservación, como pueden haber sido las glaciaciones. La potencial hibridación entre las especies de panterinos -que en la actualidad se encuentran distribuidas en diferentes regiones y sin contacto entre sí- sugerida por aquel estudio se veía confirmada, además, por experimentos contemporáneos, llevados adelante en zoológicos, en los que del cruzamiento individuos de distintas especies de panterinos surgían especímenes híbridos.

“La posibilidad de poder cruzarse entre especies podría haberlos salvado de la extinción, a través del aumento de la variabilidad genética del grupo. Si una población pequeña se vuelve similar y homogénea, como generalmente ocurre con los depredadores tope, corre mayor riesgo de extinción. La hibridación podría ser lo que les permitió sobrevivir a períodos críticos como las glaciaciones”, señala Saragüeta.

El estudio

A partir de estos antecedentes, el equipo del IBYME se propuso estudiar la evolución, en los grandes gatos, de una serie de proteínas involucradas en la interacción entre gametas, bajo el supuesto de que del resultado de este proceso evolutivo podía depender la presencia o a la ausencia de barreras de aislamiento interespecífico. “Sabíamos que, en otros grupos de animales, los cambios evolutivos de estas proteínas aíslan a unas especies de otras”, señala Pisciottano.

Para tener un panorama más amplio y un marco comparativo, el equipo de investigación analizó también la evolución de la misma serie de proteínas reproductivas en otras especies de feliformes (Feliformia), suborden de carnívoros que incluye a los panterinos, y en especies de caniformes (Caniformia), otro suborden del grupo de los carnívoros. Las proteínas que se analizaron son el par de proteínas de fusión espermatozoide-ovocito, IZUMO1 (de la gameta masculina)-JUNO (de la gameta femenina), junto a las proteínas fundamentales de la zona pelúcida, una malla glicoproteica que recubre al ovocito y que es muy importante en el reconocimiento con el espermatozoide: ZP1, ZP2, ZP3 y ZP4.

Para la realización del estudio se obtuvo la que es hasta el momento la colección más completa y curada de secuencias de proteínas relacionadas con la fecundación en carnívoros. “Este tipo de estudios sobre secuencias genómicas muchas veces son automatizados, es decir, no se curan, lo que conduce a lecturas y conclusiones erróneas. Nosotros tuvimos especial cuidado con eso”, afirma Campos.

“Lo que encontramos es que este grupo de proteínas claves en el proceso de fecundación evolucionan más lento -es decir, muestran una diversificación menos significativa a lo largo de su historia evolutiva- en los feliformes que en los caniformes, y que esto es aún más marcado en el caso de los panterinos. Creemos que la evolución más lenta de estas proteínas involucradas en la interacción y en el reconocimiento entre gametas podría colaborar a que existan barreras de aislamiento interespecífico más laxas”, señala Pisciottano.

Respecto al par de fusión IZUMO1-JUNO, aunque JUNO mostró pocos cambios en todos los grupos analizados, “IZUMO1 exhibió cambios significativos en caniformes y feliformes, pero no así en panterinos. Entre estos cambios todos los que se produjeron en regiones específicos de la proteína involucrados en la interacción con JUNO corresponden exclusivamente al grupo de los caniformes”, señala Saragüeta.

En cuanto a la evolución molecular de ZP2 y ZP3, proteínas directamente involucradas en el reconocimiento de los espermatozoides, se halló la presencia de diversificación en todos los grupos estudiados, inclusive en los panterinos. Sin embargo, en ningún caso se identificaron cambios relevantes en los sitios involucrados en la interacción con los espermatozoides.

Por otra parte, el artículo destaca que todas las secuencias de yaguareté, de las proteínas de reproducción estudiadas, mostraron altos niveles de identidad con secuencias de las mismas proteínas en las otras especies de grandes gatos. Aunque esto también se observó, hasta cierto punto, entre los feliformes, no ocurrió lo mismo en los caniformes.

De acuerdo con las conclusiones del trabajo, la ausencia de cambios evolutivos significativos en los sitios involucrados en el reconocimiento de gametas de las proteínas de reproducción secuenciadas resulta congruente con la hibridación antigua y actual de los grandes gatos, y refuerza la hipótesis acerca de la laxitud de las barrearas de aislamiento interespecíficas al interior la subfamilia de panterinos.

“Esta posible hibridación entre especies cercanas se vuelve relevante para especies de tamaños poblacionales pequeños, como el yaguareté, al permitir un incremento rápido de la variabilidad genómica en momentos críticos de declive genético”, indica Saragüeta. En este sentido, el artículo destaca también, para concluir, que, si se deseara enriquecer los acervos genéticos locales mediante la migración asistida de diferentes poblaciones de la misma especie, estos esfuerzos no se verían obstaculizados por incompatibilidad de gametas.

Referencia bibliográfica

Pisciottano, F., Campos, M. C., Penna, C., Bruque, C. D., Gabaldón, T., & Saragüeta, P. (2024). Positive selection in gamete interaction proteins in Carnivora. Molecular Ecology, e17263. https://doi.org/10.1111/mec.17263

Fuente: conicet.gov.ar