Los pequeños crustáceos del género Daphnia han sido considerados como buenos modelos biológicos, sobre todo en estudios ecotoxicológicos, esto gracias a sus adaptaciones fisiológicas que le permiten soportar amplios rangos de pH, temperatura, niveles de oxígeno y alimento, así como a sus adaptaciones morfológicas para hacer frente a sus depredadores. Esta plasticidad fenotípica ha cautivado a los investigadores durante muchos años. Fue así que un grupo internacional de científicos liderados por el Dr. John K. Colbourne han secuenciado el genoma de este pequeño crustáceo y han presentado el primer borrador esta semana en Science.

Por ser un pequeño y simple organismo, no es sorprendente que su genoma sólo mida aproximadamente 200Mb, unas 15 veces menos de lo que mide el genoma humano. Pero lo que sí sorprende es que Daphnia posee más de 30,000 genes, de los cuales el 36% no posee homólogos en otras especies, en otras palabras, son únicos. 

El origen de tal cantidad de genes se debe a procesos de duplicación genética. Un gen se puede duplicar y adquirir diferentes mutaciones las cuales modificarán su función. Debido a esto el gen puede ser inactivado por completo para transformarse en un pseudogen o el gen puede adquirir una nueva función para formar un gen parálogo. La selección natural será la encargada de determinar si el nuevo gen es o no beneficioso para el organismo y mantenerlo. En Daphnia la tasa de duplicación genética es tres veces mayor a la tasa de duplicación encontrada en la mosca de la fruta y del nemátodo C. elegans, y es 30% mayor a la encontrada en los humanos. Además, Daphnia ha ganado más genes de los que ha perdido, esto explicaría la gran cantidad de genes que posee a pesar de ser un organismo bastante simple.

Los investigadores observaron que los genes únicos encontrados en Daphnia eran sobre-expresados cuando el crustáceo era expuesto a diferentes condiciones ambientales adversas. Es por esta razón que Daphnia es un importante modelo biológico para estudios ecotoxicológicos.

Por otro lado, la estructura del genoma de este pequeño crustáceo y la respuesta funcional de los genes ante diferentes condiciones ambientales, nos podría ayudar a entender el rol que cumple el ambiente en la evolución de los genomas, y por lo tanto, en la evolución de las especies. Además, podríamos aprovechar de esos genes únicos para diseñar organismos capaces de solucionar nuestros problemas de contaminación de suelos, aguas y aire.

Referencia:

Colbourne, J. et al. Science 331, 555-561 (2011).

Imagen: Flickr @galileo.galery