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Un estudio del ADN del guepardo en Sudáfrica remonta sus orígenes a la Edad del Hielo y guiará su conservación

Un estudio del ADN del guepardo en Sudáfrica remonta sus orígenes a la Edad del Hielo y guiará su conservación

La Edad del Hielo, hace casi un millón de años, propició el encuentro de guepardos del centro y sur de África en busca de pastizales. Nueva búsqueda En genética, los guepardos -su Mitogenoma Reveló que los descendientes de estos dos grupos son los guepardos que hoy existen en la provincia de Mpumalanga en Sudáfrica. Una de las investigadoras, la ecologista molecular Laura Tensen, ha estado estudiando la composición genética de los tigres sudafricanos durante 14 años. Ella explica cómo se puede utilizar la nueva investigación para ayudar a conservar los grandes felinos en peligro de extinción.

¿Qué es un mitogenoma?

El ADN se encuentra en el núcleo de las células y también en… genoma mitocondrialo mitogenoma. Mitogenomas Son moléculas de ADN que flotan fuera del núcleo celular. Almacenan su propio conjunto de información genética y Heredado a través de la madreEs decir, se transmite únicamente de madre a hijo.

Los guepardos evolucionaron en Mpumalanga, Sudáfrica, a partir de un evento de la Edad del Hielo.
Anoop Shah/Getty Images

Los mitogenomas son una «trampa genómica» cuando se secuencia el genoma completo. Son tan abundantes en las células que son muy fáciles de extraer.

El estudio de los mitogenomas es una forma fiable de rastrear el origen de una especie. Esto se debe a que los genes mutan (cambian) a un ritmo regular con el tiempo. Los cambios en el mitogenoma proporcionan una imagen de la evolución del guepardo a lo largo de cientos de miles de años.

¿Cómo se prueba el mitogenoma de un tigre?

Tomamos muestras de tejido de nueve guepardos en Mpumalanga, Sudáfrica, que habían sido atropellados y asesinados por automóviles. Desafortunadamente, esto todavía sucede con demasiada frecuencia. En zonas desprotegidas se producen atropellos Todas las muertes accidentales De leopardos.

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Las muestras se llevaron al Laboratorio de Genómica de Vida Silvestre de la Universidad de Johannesburgo y se almacenaron a -20 °C antes de la extracción del ADN.

Para recuperar el mitogenoma, secuenciamos todo el genoma nuclear. Cuando los científicos secuencian todo el genoma nuclear, les permite descubrir simultáneamente la secuencia de ADN de cada gen en el genoma de un organismo. Esto nos permite saber exactamente qué codifican estos genes. Por ejemplo, en los guepardos rojos encontramos el gen y la mutación que causa el color rojo. También hemos podido identificar genes heredados que pueden causar defectos de salud en el tigre rojo. Podemos utilizar la misma técnica para encontrar genes que hagan que dos poblaciones (grupos de guepardos emparentados) sean únicas o más adaptadas a los entornos locales.



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Después de extraer mitogenomas de los datos, los ensamblamos y los alineamos con el genoma de referencia, el genoma que ya contiene las ubicaciones exactas de todos los genes. El genoma de referencia era uno que había sido previamente secuenciado y almacenado en una base de datos en línea, banco de germoplasmaque es una colección de todas las secuencias de ADN disponibles públicamente.

Luego descargamos muchos otros mitogenomas de bases de datos en línea, proporcionadas por estudios anteriores, para comparar nuestras muestras de Sudáfrica con el resto del continente.

Al hacerlo, pudimos descubrir cómo clasificar las mutaciones que surgieron con el tiempo en el espacio geográfico. Algunos de los especímenes procedían de museos de historia natural y habían sido recolectados hace hasta 150 años. Representaban la composición genética de los guepardos antes de que los humanos destruyeran sus hábitats.

¿que encontraste?

Descubrimos que los tigres sudafricanos surgieron de dos subclados (o subfamilias) únicos que se encontraron en el sur y el centro de África hace aproximadamente 0,8 millones de años. Estas interfaces probablemente surgieron durante la era Edad de Hielo MediaEste es un período entre hace 1,6 millones y 0,52 millones de años cuando el mundo experimentó un clima inestable.

Pudimos demostrar esto midiendo la línea de tiempo evolutiva, es decir, las fechas en las que las especies de guepardos divergieron de los genomas existentes del tigre euroasiático, así como de los genomas del león y del leopardo. Investigaciones anteriores ya han demostrado cuándo estos animales se separaron entre sí.

En el África subsahariana, la Edad del Hielo, a menudo denominada Pleistoceno, se caracterizó por ciclos fríos y secos que se alternaban con climas cálidos y húmedos. Esto cambió radicalmente el paisaje en todo el continente africano, lo que resultó en frecuentes expansiones y contracciones de los pastizales de sabana.



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Como resultado, animales como los guepardos se vieron obligados a desplazarse en busca de pastizales donde encontrar sus presas. Durante los períodos de sequía, las poblaciones de animales quedaron aisladas unas de otras a medida que los desiertos se apoderaban de las praderas, convirtiéndose en una barrera que separaba a los guepardos.

Una vez que las poblaciones de guepardos se separaron, sus genes comenzaron a diferenciarse con el tiempo.

El mismo tipo de movimientos de guepardos todavía se producen hoy en Sudáfrica. Los machos, principalmente jóvenes, pueden alejarse hasta 300 km de sus hogares en busca de nuevos territorios. Cuando los encuentran, se mezclan con guepardos de otras partes de África. No se necesitan muchos guepardos para diversificar la genética de una población. En última instancia, las poblaciones se comunican a través del tiempo y el espacio.

¿Porque es esto importante?

Esta es la primera vez que se reconstruyen los mitogenomas de leopardo de Sudáfrica. Nos ha permitido clasificar adecuadamente a estos guepardos por primera vez. Esto es útil porque puede ayudar a realizar más investigaciones sobre cómo evolucionaron los guepardos. Saber cómo se relacionan las poblaciones de tigres modernas con las antiguas y los caminos geográficos que pueden haber tomado para llegar a este punto ayuda a los esfuerzos de conservación.

Una hembra de leopardo (Panthera pardus) y un cachorro caminan a lo largo del lecho arenoso de un río seco estacional en el Parque Nacional Kruger, Sudáfrica.
Conocer a los antepasados ​​de los guepardos ayuda a preservarlos en la actualidad.
Jeremy Richards/Getty Images

En la conservación actual, los guepardos a menudo tienen que ser alejados (traslocados) para evitar conflictos con los humanos en áreas donde los gatos podrían entrar en contacto con el ganado y comerlo. Es importante saber qué animales son genéticamente diversos para que podamos mantener esta diversidad en grandes áreas. cuando los animales Genéticamente diversotienen mayores posibilidades de sobrevivir a un brote.

Uno de los aspectos más importantes de nuestro estudio fue el descubrimiento de que, aunque las poblaciones de guepardos han evolucionado por separado, son parte de las mismas poblaciones interconectadas que se extienden por el sur de África y pueden conservarse de la misma manera.