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Genetistas mapeando el árbol genealógico del rinoceronte

Esta ilustración muestra la reconstrucción de un artista del Paleozoico de las tres especies extintas de rinocerontes cuyos genomas fueron secuenciados como parte del estudio. En primer plano está el rinoceronte siberiano (Elasmotherium sibiricum) y cerca de dos rinocerontes de Merck (Stefanorhinus Kirchbergensis). En el fondo lejano hay un rinoceronte lanudo (Viejo Coelodonta). Crédito: Beth Zaiken

Había una antigua pregunta que se remonta a la época de Darwin sobre las relaciones entre las cinco especies de rinocerontes del mundo. Una razón por la que es difícil obtener respuestas es que la mayoría de los rinocerontes se extinguieron antes de la Edad del Hielo. Ahora, los investigadores escriben en la revista celda de prisión El 24 de agosto, ayudamos a llenar los vacíos en el árbol genealógico evolutivo del rinoceronte analizando los genomas de las cinco especies vivientes junto con los genomas de tres especies antiguas y extintas.

Los resultados muestran que los dos linajes separados más antiguos, el africano y el euroasiático, tienen unos 16 millones de años. También descubrieron que, si bien el número cada vez menor de rinocerontes hoy en día tiene una menor diversidad genética y una mayor consanguinidad que en el pasado, los rinocerontes históricamente han tenido bajos niveles de diversidad genética.

“Ahora podemos demostrar que la rama principal del árbol de la vida del rinoceronte se encuentra entre regiones geográficas, África versus Eurasia, no entre rinocerontes con cuernos versus dos cuernos”, dice Loew Dalen del Centro de Paleogenética y el Museo Sueco. de la historia natural. El segundo hallazgo importante es que todos los rinocerontes, incluso las especies extintas, tienen una diversidad genética relativamente baja. Hasta cierto punto, esto significa que la baja diversidad genética que vemos en los rinocerontes actuales, todos los cuales están en peligro de extinción, es en parte el resultado de su biología.

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“En general, las ocho especies mostraron una disminución sostenida pero lenta de la población durante los últimos 2 millones de años, o un tamaño de población pequeño persistente durante largos períodos de tiempo”, dijo Mick Westbury de la Universidad de Copenhague, Dinamarca. “Los tamaños de población consistentemente bajos pueden indicar que los rinocerontes en general se están adaptando a bajos niveles de diversidad”.

Esta idea es consistente con la aparente falta de mutaciones deletéreas acumuladas en los rinocerontes en las últimas décadas. Westbury dice que los rinocerontes pueden haber eliminado mutaciones dañinas en los últimos 100 años, lo que les permitió permanecer relativamente saludables, a pesar de su baja diversidad genética.

El nuevo estudio se inspiró en una reunión científica. Dalin y Tom Gilbert, de la Universidad de Copenhague, estaban trabajando por separado en diferentes especies de rinocerontes. Se dieron cuenta de que si unían fuerzas, junto con colegas de todo el mundo, podrían realizar un estudio comparativo de todos los rinocerontes vivos con las tres especies que se extinguieron durante la última Edad de Hielo.

Hubo algunos desafíos que superar, dice Shanlin Liu, Universidad Agrícola de China, Beijing. “Cuando decidimos recopilar todos los datos de rinocerontes y hacer un estudio comparativo de genómica, también enfrentamos el problema de los ‘macrodatos'”, explicó Liu.

Los datos del genoma representan diferentes tipos de datos, en parte debido a la inclusión de datos antiguos y modernos. ADN. El equipo tuvo que desarrollar nuevas herramientas de análisis para tener en cuenta estas diferencias. Los nuevos métodos y herramientas que desarrollaron ahora se pueden aplicar a estudios en otros grupos taxonómicos.

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Los resultados son “en parte buenas noticias, en parte no”, dice Dalin. Los bajos niveles de diversidad genética en los rinocerontes parecen ser parte de su larga historia y no han provocado un aumento de los problemas de salud relacionados con la endogamia y las mutaciones que causan enfermedades.

“Sin embargo, también encontramos que los rinocerontes actuales tienen menor diversidad genética y niveles más altos de endogamia que los genomas de rinocerontes históricos y prehistóricos”, dice. Esto sugiere que la reciente disminución de la población debido a la caza y la destrucción del hábitat ha tenido un impacto en el genoma. Esto no es bueno, porque la baja diversidad genética y las altas tasas de endogamia pueden aumentar el riesgo de extinción de las especies actuales “.

Los investigadores dicen que los hallazgos tienen algunas implicaciones prácticas para la conservación de los rinocerontes.

“Ahora sabemos que la baja diversidad que vemos en los individuos modernos puede no ser indicativa de una incapacidad para recuperarse, sino que indica una condición normal de los rinocerontes”, dice Westbury. “Podemos orientar mejor los programas de recuperación para centrarnos en aumentar el tamaño de la población en lugar de la diversidad genética individual”.

El equipo espera que los nuevos hallazgos sean útiles para el estudio en curso y la conservación de los rinocerontes. Dalin informa que su equipo ahora está trabajando en un estudio más profundo del extinto rinoceronte lanudo. Mientras tanto, Westbury participa en la comparación de los genomas de los rinocerontes negros africanos tomados de muestras antes de la reciente disminución del tamaño de la población con los de los individuos modernos.

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“Esperamos que esto proporcione un marco para una mejor comprensión de dónde surgieron las poblaciones transmisibles, cambios directos en la diversidad genética y si alguna población se pierde para siempre para los humanos”, dijo Westbury.

Referencia: 24 de agosto de 2021, celda de prisión.
DOI: 10.1016 / j.cell.2021.07.032

Los investigadores recibieron el apoyo del Consejo Europeo de Investigación, el Fondo de Investigación Independiente de Dinamarca, el Consejo Australiano de Investigación, la Agencia Estatal de Investigación, el Instituto Médico Howard Hughes, GENCAT, el Consejo de Investigación Sueco y Formas.