Un nuevo estudio de investigadores de los Institutos Gladstone, en estrecha colaboración con científicos de la Universidad de San Francisco (UCSF) y del Zoo de Atlanta, en Estados Unidos, proporciona la primera secuencia de alta resolución del genoma del dragón de Komodo, así como una idea de cómo evolucionó.
El dragón de Komodo (Varanus komodoensis) es el lagarto más grande del mundo. Este depredador que puede pesar hasta 70 kilos, medir entre dos y tres metros y alcanzar una velocidad de 20 km/hora, puede detectar a sus presas a unos 12 kilómetros de distancia.
Aunque son de sangre fría, pueden aumentar su metabolismo a niveles cercanos a los de los mamíferos, lo que les da una gran velocidad y resistencia. Sin embargo, los científicos entendían poco sobre cómo su ácido desoxirribonucleico (ADN) codifica estas asombrosas características.
Al igual que otras especies terrestres, el dragón de Komodo es vulnerable por la progresiva desaparición de su hábitat y, fundamentalmente, por el archidemostrado cambio climático.
Nueve años para descifrar el genoma del dragón de Komodo
Benoit Bruneau, autor principal del estudio, publicado en Nature Ecology & Evolution, explica que comenzaron el proyecto hace nueve años, con el objetivo de observar cómo evolucionan los genomas, pero para hacerlo, primero necesitaban las secuencias del genoma. «En ese momento, otros grupos de científicos secuenciaron el genoma de la tortuga, de la serpiente y del ave, y el del cocodrilo estaba en proceso, pero la rama que faltaba era la lagartija varánida, la familia a la que pertenecen los dragones de Komodo», explica Bruneau.
Katherine Pollard, directora del Instituto Gladstone de Ciencias de Datos y Biología y participante en este estudio, reconoce que viajó a la isla de Komodo hace años como turista para observar a estos saurios en su entorno natural. “Nunca hubiera imaginado que algún día trabajaría en su genoma. ¡Ni siquiera teníamos un genoma humano en ese momento!», recuerda.
Para realizar su trabajo, los científicos estudiaron el ADN de dos dragones de Komodo pertenecientes al Zoo de Atlanta, llamados Slasher y Rinca. Las muestras de sangre se obtuvieron como parte de sus controles anuales programados.
Genoma del dragón de Komodo, referencia para otros vertebrados
«Este proyecto es una gran oportunidad para aprender más sobre los dragones de Komodo utilizando las tecnologías más novedosas, para después poder contribuir con nuestros hallazgos al conocimiento general de la biología de los lagartos», destaca Joseph R. Mendelson III, acreditado herpetólogo y biólogo evolutivo de vertebrados, que actualmente es director de investigación del Zoo de Atlanta.
Los resultados del estudio proporcionan una secuencia de muy alta calidad del genoma del dragón de Komodo que ahora se puede utilizar como referencia en los estudios de secuenciación de genomas de otros vertebrados.
«Usamos múltiples tecnologías, incluida la secuenciación a largo plazo y una técnica de mapeo físico para realizar el montaje«, dijo Bruneau, quien también es director del Instituto Gladstone de Enfermedades Cardiovasculares y profesor en el Departamento de Pediatría de la UCSF. «Como resultado, tenemos una secuencia súper profunda y de muy alta calidad para Komodo», apunta.
Una vez que los científicos obtuvieron la secuencia, usaron herramientas computacionales para compararla con la de otros reptiles y ver qué hace que el genoma del dragón de Komodo sea único.
Alta capacidad aeróbica
Específicamente, buscaron cambios en el genoma que ayudaran al dragón de Komodo a adaptarse a su entorno, que sufrió un proceso evolutivo llamado selección positiva. Un hallazgo notable fue que la selección positiva dio forma a varios genes involucrados en la función de las mitocondrias, las potencias energéticas de la célula que controlan el funcionamiento del corazón y otros músculos.
«Nuestro análisis demostró que, en los dragones de Komodo, muchos de los genes involucrados en la forma en que las células producen y usan la energía cambiaron rápidamente a formas que aumentan la capacidad aeróbica del lagarto«, según Abigail Lind, investigadora postdoctoral en el laboratorio de Pollard. Estos cambios probablemente sean clave para la capacidad de Komodo de lograr un metabolismo cercano a los mamíferos.
Los lagartos generalmente no son conocidos por su alta capacidad aeróbica; esto es, se agotan rápidamente después de realizar esfuerzos físicos.
Sin embargo, los investigadores saben que los dragones de Komodo son capaces de mantener una actividad aeróbica como nadar o correr distancias extremadamente largas. Este estudio desveló que el secreto está en esas adaptaciones mitocondriales para aumentar su gasto cardíaco.
Más de 150 copias de genes receptores vomeronasales
Además, los investigadores descubrieron que los dragones de Komodo, junto con algunos otros lagartos, tienen un número inesperadamente grande de genes que codifican sensores químicos conocidos como receptores vomeronasales. Estos receptores forman parte de un sistema sensorial sofisticado que permite a los animales detectar hormonas y feromonas.
Este tipo de detección está involucrada en varias actividades, como el reconocimiento de parentesco, la elección de pareja, la evitación de depredadores o la caza. En el genoma de Komodo, el equipo encontró más de 150 copias de una clase de genes receptores vomeronasales.
«Será interesante determinar si esto explica la capacidad de los dragones de Komodo para detectar presas en distancias tan grandes», dijo Bruneau. «Una de las cosas interesantes de este proyecto es que no sabíamos qué esperar. Fue una suerte poder ver un genoma y decir: ‘Cuéntame la historia de tu organismo'».
