Las anemonas tubo poseen el mayor genoma mitocondrial entre los animales

Un descubrimiento de científicos brasileños y estadounidenses puede alterar la clasificación de dos especies que parecen estar más cerca de las medusas de lo que se pensaba

Por André Julião  |  Agência FAPESP – Con tan sólo 15 centímetros de longitud, la anémona tubo Isarachnanthus nocturnus es la especie animal que posee el mayor genoma mitocondrial hasta ahora observado. En total, se secuenciaron 80.923 pares de bases, los bloques que componen el ADN. En los humanos, el genoma presente en las mitocondrias, los orgánulos encargados de generar la energía de las células, está compuesto por 17 mil pares de bases.

Estos datos pueden leerse en un artículo publicado recientemente en la revista Scientific Reports.

La referida investigación contó con la coordinación de Sérgio Nascimento Stampar, docente de la Facultad de Ciencias y Letras de la Universidade Estadual Paulista (Unesp), con sede en la localidad de Assis, en Brasil. Y tuvo el apoyo de la FAPESP en el marco del proyecto intitulado “Evolución y diversidad de Ceriantharia (Cnidaria)”, en la modalidad Ayuda Regular, y del programa São Paulo Researchers in International Collaboration (SPRINT), en convenio con la Universidad de Carolina del Norte en Charlotte, Estados Unidos.

Tal como explicó el investigador, el genoma mitocondrial es más sencillo que el genoma nuclear, cuya secuenciación en esa anémona tubo aún no se ha concretado. El ADN nuclear humano, por ejemplo, está compuesto por 3.000 millones de pares de bases.

Otro descubrimiento dado a conocer en el artículo indica que la I. nocturnus y la Pachycerianthus magnus (77.828 pares de base), otra especie estudiada por el grupo de Assis, poseen genomas lineales como los de las medusas (Medusozoa), y no circulares como los de otras especies de su grupo (Anthozoa) y los de la mayoría de los animales.

La especie Isarachnanthus nocturnus habita en las costas que van desde la Patagonia, en Argentina, hasta Estados Unidos, mientras que la Pachycerianthus magnus vive en los mares que circundan la isla de Taiwán, en Asia. Ambas viven en aguas con a lo sumo 15 metros de profundidad.

“El tamaño del genoma mitocondrial de la I. nocturnus llega a ser casi cinco veces más grande que el humano. Tendemos a pensar que somos más complejos molecularmente, pero a decir verdad nuestro genoma ha sido más ‘filtrado’ en el transcurso de la evolución. Probablemente, el mantenimiento de ese genoma gigante resulta mucho más costoso en términos de gasto energético”, explicó Stampar.

Pero más sorprendente que el tamaño del genoma de ambas especies de anémona lo fueron los formatos y las secuencias de genes hallados.

Por ser especies cercanas, se esperaba hallar una secuencia de genes parecida. Sin embargo, la especie americana posee cinco cromosomas, en tanto que la taiwanesa posee ocho, con genes totalmente distintos entre sí. Es una variación que anteriormente sólo se había visto en aguavivas, esponjas y algunos crustáceos.

“El ADN mitocondrial humano es más parecido al de un pez óseo en su organización que los de esas dos anémonas tubo entre sí”, dijo Nascimento Stampar.

La costa de São Paulo y el mar de China Meridional

Para arribar a estos resultados, los investigadores capturaron animales en São Sebastião, en la costa del estado de São Paulo, Brasil, y en el mar de China Meridional, donde está la isla de Taiwán. Y secuenciaron el genoma mitocondrial partiendo de pequeños fragmentos de los tentáculos de los animales.

Los genomas de ambas especies disponibles en bancos de datos hasta entonces estaban incompletos, debido a la gran dificultad existente para secuenciarlos. Tras la conclusión del trabajo, los científicos dejaron disponibles los genomas en el GenBank, el banco de datos genéticos que mantienen los National Institutes of Health (NIH), de Estados Unidos.

Otra dificultad para concretar la secuenciación fue el hecho de que resulta sumamente difícil capturar a estos animales, habida cuenta de su comportamiento huidizo. Basta cualquier posible amenaza para que se escondan dentro del tubo que los distingue de las anémonas regulares, lo cual hace imposible su captura.

“Es necesario cavar alrededor, a veces hasta un metro de profundidad, y tapar la parte del tubo que queda por debajo de la arena. Y todo esto debajo del agua, cargando los equipos de buceo. De no hacerlo así, los animales se esconden en la parte enterrada del tubo, lo cual impide su captura”, dijo el investigador. Merced al apoyo del programa SPRINT de la FAPESP, Nascimento Stampar y Marymegan Daly, su colega de investigación en la Ohio State University, entablaron una colaboración con Adan Reitzel y su posdoctorando en ese entonces, Jason Macrander, de la Universidad de Carolina del Norte en Charlotte, Estados Unidos. Actualmente, Macrander es docente del Florida Southern College.

Reitzel y Macrander son expertos en técnicas de bioinformática para el filtrado de datos genómicos, es decir, la transformación de millones de pequeñas secuencias obtenidas en la secuenciación en una sola. De esta forma, lograron montar el genoma mitocondrial completo de ambas especies.

“Es una técnica con la cual se secuencian fragmentos del genoma, que se van uniendo hasta formar un círculo. El problema reside en que esto sólo funciona con genomas circulares. Como nunca aparecía la pieza necesaria para cerrar ese círculo, nos dimos cuenta entonces de que sólo podía ser un genoma lineal, como el de las medusas”, dijo Stampar.

Este descubrimiento abre espacio para una eventual reclasificación de las especies dentro de los Cnidarios (anémonas, medusas, pólipos y corales). Aparentemente, las anemonas tubo estudiadas forman un grupo aparte, independiente de los corales y otras anémonas, y poseen alguna semejanza con las medusas.

Con todo, aún se hacen necesarios más datos para arribar a una conclusión definitiva, que puede llegar con la secuenciación del genoma nuclear de las especies, cosa que el grupo de Stampar pretende concretar este mismo año.

Puede leerse el artículo intitulado Linear Mitochondrial Genome in Anthozoa (Cnidaria): A Case Study in Ceriantharia (doi: 10.1038/s41598-019-42621-z), de Sérgio N. Stampar, Michael B. Broe, Jason Macrander, Adan M. Reitzel, Mercer R. Brugler y Marymegan Daly, en el siguiente enlace: www.nature.com/articles/s41598-019-42621-z.