Cómo vuelan, sobreviven a los virus mortales, resisten el envejecimiento y el cáncer

Un estudio que secuenciaba genomas de seis especies de murciélagos vivos muy divergentes, incluido Phyllostomus discolor, el murciélago pálido de punta de lanza, revela la genética detrás de algunos ‘superpoderes’ de murciélagos, como la supervivencia de virus mortales y el uso del sonido para navegar en la oscuridad. Crédito: Brock y Sherri Fenton

El material genético que codifica adaptaciones de murciélagos y superpoderes, como la capacidad de volar, usar el sonido para moverse sin esfuerzo en la oscuridad completa, tolerar y sobrevivir a virus potencialmente mortales y resistir el envejecimiento y el cáncer, ha sido revelado y publicado en Naturaleza. Liliana M. Dávalos, bióloga evolutiva y coautora de la Universidad Stony Brook, trabajó como parte del comité ejecutivo del consorcio mundial de científicos, Bat1K, para secuenciar el genoma de seis especies de murciélagos vivos muy divergentes.

Aunque se han publicado otros genomas de murciélagos antes, los genomas Bat1K son 10 veces más completos que cualquier genoma de murciélago publicado hasta la fecha.

Un aspecto de los hallazgos del trabajo muestra la evolución a través de la expansión y pérdida de genes en una familia de genes, APOBEC3, que se sabe que juega un papel importante en la inmunidad a los virus en otros mamíferos. Los detalles en el documento que explican esta evolución sientan las bases para investigar cómo estos cambios genéticos, que se encuentran en los murciélagos pero no en otros mamíferos, podrían ayudar a prevenir los peores resultados de las enfermedades virales en otros mamíferos, incluidos los humanos.

“Cada vez más, encontramos duplicaciones y pérdidas de genes como procesos importantes en la evolución de nuevas características y funciones en el Árbol de la Vida. Pero determinar cuándo los genes se han duplicado es difícil si el genoma está incompleto, y es aún más difícil determinar si los genes se han perdido. Con una calidad extremadamente alta, los nuevos genomas de murciélagos no dejan dudas sobre los cambios en las familias de genes importantes que de otra manera no se podrían descubrir con genomas de menor calidad “, dijo Dávalos, profesor en el Departamento de Ecología y Evolución de la Facultad de Artes y Ciencias de Universidad Stony Brook.

Para generar los genomas de los murciélagos, el equipo utilizó las tecnologías más nuevas del DRESDEN-concept Genome Center, un recurso tecnológico compartido en Dresden, Alemania, para secuenciar los murciélagos ADN, y generó nuevos métodos para ensamblar estas piezas en el orden correcto e identificar los genes presentes. Si bien los esfuerzos anteriores habían identificado genes con el potencial de influir en la biología única de los murciélagos, descubrir cómo las duplicaciones de genes contribuyeron a esta biología única se complicó por genomas incompletos.

El equipo comparó estos genomas de murciélagos con otros 42 mamíferos para abordar la cuestión no resuelta de dónde se encuentran los murciélagos dentro del árbol de la vida de los mamíferos. Utilizando métodos filogenéticos novedosos y conjuntos de datos moleculares completos, el equipo encontró que el apoyo más fuerte para los murciélagos está más estrechamente relacionado con un grupo llamado Fereuungulata que consiste en carnívoros (que incluye perros, gatos y focas, entre otras especies), pangolines, ballenas, y ungulados (mamíferos con pezuñas).

Para descubrir los cambios genómicos que contribuyen a las adaptaciones únicas que se encuentran en los murciélagos, el equipo buscó sistemáticamente las diferencias genéticas entre los murciélagos y otros mamíferos, identificando regiones del genoma que han evolucionado de manera diferente en los murciélagos y la pérdida y ganancia de genes que pueden conducir a los murciélagos ‘ Rasgos únicos.

“Es gracias a una serie de sofisticados análisis estadísticos que hemos comenzado a descubrir la genética detrás de las ‘superpotencias’ de los murciélagos, incluidas sus fuertes habilidades aparentes para tolerar y superar ARN virus ”, dijo Dávalos.

Los investigadores encontraron evidencia de que los genomas exquisitos revelaron “virus fosilizados”, evidencia de sobrevivir a infecciones virales pasadas, y mostraron que los genomas de murciélagos contenían una mayor diversidad de estos restos virales que otras especies, proporcionando un registro genómico de interacción histórica antigua con infecciones virales. Los genomas también revelaron las firmas de muchos otros elementos genéticos además de las inserciones virales antiguas, incluidos los ‘genes saltadores’ o elementos transponibles.

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Referencia: “Seis genomas con calidad de referencia revelan la evolución de las adaptaciones de los murciélagos” por David Jebb, Zixia Huang, Martin Pippel, Graham M. Hughes, Ksenia Lavrichenko, Paolo Devanna, Sylke Winkler, Lars S. Jermiin, Emilia C. Skirmuntt, Aris Katzourakis , Lucy Burkitt-Gray, David A. Ray, Kevin AM Sullivan, Juliana G. Roscito, Bogdan M. Kirilenko, Liliana M. Dávalos, Angelique P. Corthals, Megan L. Power, Gareth Jones, Roger D. Ransome, Dina KN Dechmann, Andrea G. Locatelli, Sébastien J. Puechmaille, Olivier Fedrigo, Erich D. Jarvis, Michael Hiller, Sonja C. Vernes, Eugene W. Myers y Emma C. Teeling, 22 de julio de 2020, Naturaleza.
DOI: 10.1038 / s41586-020-2486-3

El estudio fue financiado en parte por la Sociedad Max Planck, el Consejo Europeo de Investigación, el Consejo Irlandés de Investigación, el Programa de Fronteras Humanas de la Ciencia y la Fundación Nacional de Ciencia (número de beca 1838273).