image: The study reveals 44% marine invertebrate Didemnum vexillum colonies in Ebro Delta (Tarragona, Spain) are chimera formed by parts with distinct gene pools. view more
Credit: Xavier Turon (CEAB-CSIC)
Un nuevo artículo publicado en la revista Scientific Reports revela que el 44 % de las colonias de la ascidia Didemnum vexillum un invertebrado marino catalogado como especie invasora en el delta del Ebro (Tarragona, España) están formadas por quimeras genéticas, es decir, por células con diferente dotación genética. Según el estudio, esta capacidad de formar quimeras podría ser un factor decisivo para potenciar la diversidad genética y el éxito colonizador de esta especie exótica en ecosistemas naturales de todo el mundo.
En el nuevo artículo participan los expertos Marta Pascual, de la Facultad de Biología y del Instituto de Investigación de la Biodiversidad (IRBio) de la Universidad de Barcelona; Xavier Turon, del Centro de Estudios Avanzados de Blanes (CEAB) del CSIC; Maria Casso (UB-IRBio-CEAB-CSIC), y Davide Tagliapietra, del Instituto de Ciencias Marinas de Italia.
Didemnum vexillum: un invasor global
Las ascidias son un grupo de invertebrados marinos del subfilo de los tunicados con una gran capacidad para colonizar los hábitats marinos (fondos oceánicos, puertos, marinas, instalaciones de acuicultura, etc.) y desencadenar episodios de invasiones biológicas con un alto coste económico y ecológico. En los ecosistemas marinos especialmente vulnerables a la problemática de las invasiones biológicas, las actividades humanas relacionadas con el intenso tráfico marítimo han facilitado la dispersión de organismos invasores en distintos puntos del planeta.
La ascidia colonial Didemnum vexillum es una especie exótica originaria del noroeste del Pacífico que se ha dispersado con éxito en aguas templadas de todo el mundo. Gran competidora por los recursos naturales, esta especie de perfil dominante tiene una alta capacidad reproductiva, desplaza las especies nativas y se dispersa fácilmente a través de los barcos y las actividades de acuicultura.
Identificada por primera vez en el Mediterráneo en 2012, en la laguna de Venecia (Italia), esta especie exótica también fue documentada en equipamientos de acuicultura del Delta del Ebro, en Tarragona. Hoy en día está ampliamente distribuida por toda la cuenca del Mediterráneo, y por ello es esencial conocer su biología y ecología para limitar su poder colonizador y prevenir nuevos episodios de dispersión en los ecosistemas marinos.
Quimeras: de la mitología antigua en el mundo natural
En la mitología griega, las quimeras eran criaturas fantásticas con atributos y características de diversos animales. En la naturaleza, la formación de organismos quimera constituidos por líneas celulares con un origen genético diferente es un proceso que se puede dar de forma espontánea en algunos organismos. En el caso de las especies coloniales como las ascidias, el quimerismo natural se define por la presencia de partes de la colonia con diferentes genotipos.
La frecuencia de las quimeras en la naturaleza varía en distintas especies, «y en el caso de los organismos modulares, como son las ascidias coloniales, las esponjas o los corales, el proceso de formación de quimeras también es posible», apunta la investigadora Marta Pascual, del Laboratorio de Genética Evolutiva de la Facultad de Biología (UB-IRBio).
«En el marco de la evolución continúa la formación de quimeras hace que la diversidad genética sea mayor. Además, también se ha planteado la hipótesis de que podría ser un mecanismo para aumentar el éxito adaptativo en un nuevo ambiente».
Quimeras en las ascidias invasores en el delta del Ebro
En el nuevo trabajo, cuya primera autora es la doctoranda Maria Casso (UB-IRBio-CEAB-CSIC), se han aplicado protocolos de amplificación genómica (whole genome amplification, WGA) y técnicas de secuenciación masiva de genotipado por secuenciación (genotyping-by-sequencing, GBS). Ya en un estudio previo (Biological Invasions, 2019), el equipo investigador demostró de forma experimental la fiabilidad de los protocolos WGA y GBS para llevar a cabo análisis genómicos con mínimas cantidades de material biológico.
El nuevo estudio cuantifica la prevalencia del quimerismo en la población de ascidias invasoras en el delta del Ebro y revela que el 44 % de las colonias estudiadas son quimeras. Ahora bien, todavía hay muchas incógnitas sobre el mecanismo que determina la formación de quimeras en la ascidia Didemnum vexillum. «Cuando dos colonias están muy juntas, pueden llegar a fusionarse o presentar rechazo. Ahora bien, no está claro aún cuáles son los mecanismos que pueden favorecer esta fusión», detalla el investigador Xavier Turon (CEAB-CSIC).
El experimento de Venecia
En paralelo, otro objetivo del artículo era determinar si las colonias de ascidias que se fusionaban eran genéticamente más similares que las que presentaban rechazo. Con este fin, se analizó el proceso de fusión en colonias de ascidias de la laguna de Venecia, mediante un protocolo experimental que ponía en contacto muestras de una misma colonia y fragmentos de otras diferentes.
Las colonias que se fusionaron en los experimentos llevados a cabo en el Instituto de Ciencias Marinas en Venecia (Italia) no compartían más semejanzas genómicas que las que no se fusionaron. Así pues, no existen grandes diferencias genéticas a escala global entre los dos grupos analizados, a excepción de algunos loci o regiones genómicas con función biológica aún desconocida por la falta de genomas de referencia donde se constató una mayor similitud en términos genéticos.
Las poblaciones de ascidias analizadas en el trabajo forman parte del grupo genético europeo en el que también se integran las colonias atlánticas de la población de Brest (Francia). A este respecto, los resultados publicados recientemente por este equipo investigador (Biological Invasions, 2019) muestran que se han producido tres episodios de colonizaciones independientes en la dispersión de esta especie a nivel global. Las conclusiones revelan que dentro de cada grupo las diferencias genéticas entre poblaciones son significativas. En el grupo europeo, la población del delta del Ebro comparte más similitudes genéticas con la población atlántica de Brest y no con la de Venecia, lo que probablemente se debe al proceso colonizador y la deriva genética. Aun así, todavía habría que conocer el papel de la selección natural en este proceso, apuntan los autores.
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Scientific Reports