Hace unos 66 millones de años, el impacto de un enorme asteroide provocó la extinción de los dinosaurios y de muchas otras especies animales y vegetales en la Tierra. Pero después de aquel evento catastrófico, las aves que habían sobrevivido, y que técnicamente pueden considerarse parientes de los dinosaurios, emergieron y se expandieron por el mundo.
Desde hace siglos, los científicos han intentado organizar y situar en un árbol evolutivo 10.000 especies de aves. Un auténtico puzle que ha dado lugar a diversas clasificaciones que ahora han podido revisar y mejorar gracias a la combinación de los análisis genómicos y métodos computacionales de vanguardia desarrollados por ingenieros de la Universidad de California en San Diego, y el superordenador Expanse del Centro de Supercomputación de esta ciudad estadounidense.
El resultado ha sido el árbol genealógico de aves más grande y detallado hasta la fecha que además ha reescrito la historia evolutiva de estos animales: un intrincado gráfico que rastrea 93 millones de años de relaciones evolutivas entre 363 especies de aves representativas del 92% de todas las familias de aves. El equipo internacional que lo ha desarrollado lo ha presentado este lunes en dos artículos publicados en las revistas Nature y Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Y es que este árbol genealógico actualizado revela patrones en la historia evolutiva de las aves después de aquella catastrófica extinción masiva y además, corrige parentescos que se habían establecido erróneamente. En concreto, ha revelado que los flamencos y las palomas son parientes más lejanos de lo que se había establecido previamente. Y esto lo han averiguado gracias a una sección de un cromosoma, que ha pasado millones de años congelada en el tiempo, sin mezclarse con ADN cercano como se esperaba que hiciera durante todos esos años de reproducción sexual.
Esta sección, que según los científicos es equivalente al 2% del genoma de las aves, convenció a los investigadores de que la mayoría de las aves podrían agruparse en dos grandes categorías principales: en un grupo situaron a los flamencos y a los palomas (catalogándolos como primos evolutivos), y en el otro grupo colocaron al resto de aves. Esa conclusión se sacó tras analizar los genomas de 48 especies.
Sin embargo, el nuevo análisis ampliado realizado ahora y basado en el estudio de 363 especies, ha identificado cuatro grupos principales y ha situado a los flamencos y las palomas como parientes más lejanos de lo que se había determinado.
Flamencos y palomas se parecían entre sí en este trozo de ADN congelado pero cuando tenían en cuenta el genoma completo, quedaba de manifiesto que estos dos grupos son más lejanos entre sí de lo que pensaban.
Los científicos no descartan que haya que corregir otros parentescos establecidos previamente: "Descubrimos esta región engañosa en las aves porque dedicamos mucha energía a secuenciar los genomas de las aves. Creo que hay casos como éste en otras especies que simplemente no se conocen todavía", ha explicado Edward Braun, coautor del estudio en PNAS.
El trabajo forma parte del llamado B10K Avian Genomic Project (proyecto de 10.000 genomas de aves), una iniciativa liderada desde la Universidad de Copenhague (Dinamarca), la Universidad de Zhejiang (China) y la UC San Diego (EEUU) que tiene como objetivo generar borradores de secuencias genómicas para aproximadamente 10.500 especies de aves existentes.
Árboles evolutivos de otros animales
Gracias a este trabajo, los científicos han podido detectar fuertes aumentos en el tamaño efectivo de poblaciones, las tasas de sustitución y el tamaño relativo del cerebro en las aves madrugadoras, datos que en definitiva sirven para arrojar luz sobre los mecanismos adaptativos que impulsaron la diversificación aviar después del cataclismo del asteroide.
"Nuestro objetivo es reconstruir toda la historia evolutiva de todas las aves", señala Siavash Mirarab, profesor de ingeniería eléctrica e informática en la Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego, y coautor de los dos estudios.
Así, este equipo sigue trabajando para ampliar el árbol de las aves y poder ofrecer una panorama más completo sobre su evolución. En concreto, los biólogos están secuenciando secuenciación los genomas de otras especies de aves con la esperanza de ampliar el árbol genealógico para incluir miles de géneros. Mientras tanto, los científicos computacionales dirigidos por Mirarab están perfeccionando sus algoritmos, denominados ASTRAL, para poder utilizar conjuntos de datos aún más grandes y que los análisis en estudios futuros se realicen con alta velocidad y precisión.
En este estudio, destaca Mirabab, ha sido fundamental contar con un superordenador como el de San Diego: "Sin Expanse, no habríamos sido capaces de ejecutar y volver a ejecutar en un periodo de tiempo razonable nuestros análisis en conjuntos de datos tan grandes", asegura.
El impacto de este árbol genealógico va más allá del estudio de la historia evolutiva de las aves pues, según destacan sus autores, los métodos computacionales ideados desde el laboratorio de Siavash Mirarab, se han convertido en una de las herramientas estándar para reconstruir árboles evolutivos de otros animales.