Estudio genera los primeros transcriptomas de ranas Pristimantis para explorar mecanismos de diversificación en ecosistemas altoandinos

Un estudio desarrollado por investigadores de University of Central Florida, Instituto Nacional de Biodiversidad (INABIO),  Universidad San Francisco de Quito y Universidad Tecnológica Indoamérica proporciona una base para futuros estudios sobre los mecanismos evolutivos a nivel molecular que conducen al desarrollo directo y a la adaptación de ranas andinas a grandes altitudes.

De acuerdo con los investigadores Nicholas Christodoulides, Verónica L. Urgilés (Asociada al INABIO), Juan M Guayasamín y Anna E. Savage, el género Pristimantis se diversificó en las montañas tropicales de los Andes y se destaca entre las ranas porque prospera en elevaciones altas (>2000 m) y se desarrolla directamente, sin una etapa de renacuajo.

A pesar de su importancia ecológica, se sabe poco sobre los rasgos genéticos y fisiológicos que permiten su éxito, por ello, en esta investigación se realiza un análisis transcriptómico en siete especies de Pristimantis muestreadas en elevaciones en los Andes ecuatorianos para explorar tres hipótesis que facilitan su adaptación: (1) genes únicos están bajo selección en Pristimantis, (2) la selección de genes particulares es común en todas las ranas de desarrollo directo, o (3) mecanismos de selección en genes particulares son comunes en todas las ranas que habitan en tierras altas.

El estudio, que además incluye un análisis comparativo con otras 34 especies de ranas encontró evidencia de que: 1) únicamente en ranas Pristimantis, genes relacionados con respiración aeróbica, hemostasis, e inmunidad, se encuentran bajo fuerte selección positiva; 2) se detectaron genes asociados con oxidación y unión de metales bajo selección positiva que son comunes en Pristimantis y otras ranas de desarrollo directo y, 3) la mayoría de genes bajo selección en el género Pristimantis no están bajo selección en otras especies de ranas de tierras altas. Sin embargo, algunos genes relacionados con el metabolismo de lípidos, la inmunidad innata y los procesos de redox celular si son comunes en anfibios que viven en elevaciones grandes.

El estudio también identificó  una mayor selección positiva en los genes duplicados en comparación con los genes de copia única e, interesantemente, en estos últimos hay menor presión purificadora para eliminar mutaciones en estos genes.

Los autores sugieren que la compleja topografía y los gradientes altitudinales de la región de los Andes, probablemente influyen en la extraordinaria diversificación de estos anuros. Cuando una especie o un grupo de especies se expanden en paisajes heterogéneos, las diferentes presiones selectivas del entorno impulsan la variación genética tanto en su propio entorno, como  en poblaciones divergentes. En algunos casos, estas disparidades de selección pueden estimular la diversificación adaptativa, o la proliferación de especializaciones y sublinajes a medida que se adaptan a los hábitats que encuentran.

La investigación está disponible en la Revista GBE:  https://academic.oup.com/gbe/advance-article/doi/10.1093/gbe/evae167/7728789?login=false

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