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Estudio genético de ácaros en polvo hogareño demuestra que la evolución puede revertirse

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ANN ARBOR, Michigan.— En la biología evolucionaria está profundamente arraigada la suposición de que no se puede ir hacia atrás: una vez que un organismo ha evolucionado características especializadas no puede retornar al estilo de vida de sus ancestros.

Existe incluso un nombre para esta idea generalizada. La Ley de Dollo afirma que la evolución es unidireccional e irreversible. Pero esta “ley” no tiene aceptación universal y es motivo de acalorado debate entre los biólogos.

Ahora un equipo investigador dirigido por dos biólogos de la Universidad de Michigan ha usado un estudio genético de gran escala del humilde ácaro del polvo hogareño para descubrir un ejemplo de evolución reversible que, aparentemente, viola la ley de Dollo.

El estudio muestra que los pequeños ácaros que viven libres en el polvo hogareño y que medran en los colchones, sofás y alfombras de las casas aún más limpias, evolucionaron de parásitos que, a su vez, evolucionaron de organismos que vivieron libres -es decir sin relación parasitaria- hace millones de años.

“Todos nuestros análisis demostraron de manera concluyente que los ácaros del polvo hogareño han abandonado el estilo de vida parasitario convirtiéndose en organismos que viven libres, y luego se especiaron en varios hábitat incluido la habitación humana”, según Pavel Lkimov y Barry OConnor del Departamento de Ecología y Biología Evolucionaria de la UM.

Su artículo titulado “Is permanent parasitism reversible?—Critical evidence from early evolution of house dust mites”, se publicará el 8 de marzo en internet en la revista Systematic Biology.

Los ácaros son arácnidos relacionados con las arañas (ambos tienen ocho patas) y se cuentan entre los animales más diversos de la Tierra. Los ácaros del polvo doméstico, miembros de la familia Pyroglyphidae, son la causa más común de los síntomas de alergia en los humanos y afectan a unos 1.200 millones de personas en todo el mundo.

A pesar de su impacto enorme en la salud humana las relaciones de evolución entre estas criaturas diminutas son poco conocidas. Según Klimov y OConnor hay 62 hipótesis publicadas diferentes que argumentan acerca de si los ácaros actuales que viven libres se originaron de ancestros que vivían libres o de un parásito, eso es un organismo que vive sobre o en una especie anfitriona y daña a su anfitrión.

En su estudio Klimov y OConnor evaluaron las 62 hipótesis. Su proyecto usó una secuencia en gran escala de ácido desoxirribonucleico, la construcción de detallados árboles evolutivos llamados filogenia, y avanzados análisis estadísticos para probar las hipótesis acerca de la ecología ancestral de los ácaros del polvo doméstico.

En el árbol filogenético que ellos produjeron los ácaros del polvo hogareñoi aparecen dentro de un extenso linaje de ácaros parásitos, los Psoroptidia. Estos ácaros son parásitos a tiempo completo de aves y mamíferos y jamás abandonan el cuerpo de sus anfitriones. El análisis de la UM muesgtra que los ancestros parasitarios inmediatos del ácaro del polvo hogareño incluyen los ácaros de la piel, tales como los ácaros de la sarna psoróptica en el ganado, y los ácaros de la oreja en perros y gatos.

“Este resultado fue tan sorprendente que decidimos contactar a nuestros colegas para obtener sus opiniones y contribuciones antes de enviar estos datos para la publicación”, dijo Klimov, autor primero del artículo y científico investigador asistente en el Departamento de Ecología y Biología Evolucionaria.

Los resultados fueron tan sorprendentes, en gran medida, porque contrarían la idea arraigada de que los parásitos altamente especializados no pueden retornar al estilo de vida libre de sus ancestros.

“Los parásitos pueden evolucionar rápidamente mecanismos altamente especializados para la explotación de un anfitrión y pueden perder su capacidad de funcionar lejos del cuerpo anfitrión”, dijo Klimov. “A menudo experimentan una degradación o la pérdida de muchos genes porque sus funciones ya no se requieren en un ambiente rico donde el anfitrión proporciona a la vez el espacio y la nutrición para la vida. Muchos investigadores en este campo perciben tal especialización como evolucionariamente irreversible”.

Las conclusiones de la UM también tienen implicaciones para la salud humana, dijo OConnor, profesor en el Departamento de Ecología y Biología Evolucionaria y curador de insectos y arácnidos en el Museo de Zoología de la UM.

“Nuestro estudio es un ejemplo de cómo las preguntas puramente académicas pueden resultar en aplicaciones muy prácticas”, señaló. “El conocimiento de las relaciones filogenéticas de los ácaros del polvo hogareño puede ayudarnos a entender las propiedades alergénicas de sus proteínas que inician la respuesta de inmunidad y la evolución de los alérgenos que codifican los genes”.

El proyecto comenzó  en 2006 con una concesión de la Fundación Nacional de Ciencia. El primer paso fue la obtención de especímenes de muchos ácaros que viven libres y parásitos, una tarea que no es simple teniendo en cuenta que algunas especies de ácaros están asociadas con mamíferos o especies de pájaros que son raros en todo el mundo.

El equipo investigador contó con una red de sesenta y cuatro biólogos en diecinueve países para la obtención de los especímenes. Además Klimov y OConnor hicieron viajes al terreno en América del Norte y América del Sur Europa, Asia y África. En una ocasión les llevó dos años la obtención de muestras de una especie importante que parasita aves africanas.

En total coleccionaron unas 700 especies de ácaros para el estudio. Para el análisis genético, se hizo la secuencia de los mismos cinco genes nucleares en cada especie.

¿Cómo puede haber ocurrido el cambio ecológico de parásito a vida libre?

Hay pocas dudas de que los primeros ácaros del polvo que vivían libres habitaban los nidos: los nidos de las aves y las guaridas de los mamíferos son el hábitat principal de todas las especies modernas que viven libres en la familia Pyroglyphidae. Klimov y OConnor sugirieron que una combinación de varias características de sus ancestros parasitarios desempeñó un papel importante para permitirles que abandonaran la vida parásita permanente: la tolerancia a la escasa humedad, el desarrollo de poderosas enzimas digestivas que les permitió alimentarse de piel y materiales keratinosos (que contienen la proteína keratina que se encuentra en el cabello y las uñas humanas), y baja especificidad de anfitrión con cambios frecuentes a anfitriones no emparentados.

Estas características, que ocurren en casi todos los ácaros parásitos, probablemente fueron precursores importantes que permitieron que las poblaciones de ácaros prosperaran en los nidos de sus anfitriones a pesar de la baja humedad y los recursos alimenticios escasos y de baja calidad, según Klimov y OConnor. Por ejemplo, las enzimas poderosas permitieron que estos ácaros consumieran plumas y escamas de piel compuestas de keratina y difíciles de digerir.

Con el advenimiento de la civilización humana los piroglífidos pueden haber pasado a la habitación humana desde los nidos de pájaros y las guaridas de roedores que vivían cerca de las casas humanas. Una vez que los ácaros se mudaron puertas adentro, las poderosas enzimas digestivas y otras moléculas que inician la respuesta de inmunidad y que ellos llevan consigo les han hecho una causa mayor de las alergias humanas.

Este trabajo tuvo el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencia y se benefició asimismo, en parte, con los especímenes recolectados por el Proyecto de Patógenos Emergentes del Museo Field, financiado por la Fundación Davee y el Fondo Fiduciario Dr. Ralph y Marian Falk para Investigación Médica. El trabajo molecular se llevó a cabo en el Laboratorio de Diversidad Genómica del Museo de Zoología de la UM.

 

Contacto (inglés):
Jim Erickson
Teléfono: (734) 647-1842