Un retrato genómico estrecha lazos entre elefantes y sus ancestros

La disminución de la población de elefantes los convierte en una «rama aislada» en la evolución, con solo tres especies actualmente reconocidas: el elefante asiático, el elefante africano de la sabana y el elefante africano del bosque.

Investigadores han producido una completa imagen evolutiva de una de las familias de animales más emblemáticas, a saber, los elefantes y sus familiares extintos mamuts y mastodontes, que abarca millones de años. El elefante, el mamífero terrestre más grande que existe, comenzó a caminar por la superficie de la Tierra hace entre 5 y 10 millones de años en África. Hoy en día hay menos de 500.000 elefantes vivos, lo que convierte a este grupo de animales icónicos en una especie altamente protegida, especialmente en África, donde los peligros del comercio de marfil continúan amenazándoles.

La disminución de la población de elefantes los convierte en una «rama aislada» en la evolución, con solo tres especies actualmente reconocidas: el elefante asiático, el elefante africano de la sabana y el elefante africano del bosque.

Un consorcio de científicos dirigido por investigadores del Instituto Broad del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés) y la Escuela de Medicina de la Universidad de Harvard, en Estados Unidos; la Universidad de Uppsala, Sueca; la Universidad de Potsdam, Alemania, y la Universidad McMaster, en Canadá, utilizaron tecnología avanzada de secuenciación para recuperar genomas completos de especies de elefantes vivos y extintos.

En un artículo publicado en ‘Proceedings of the National Academy of Sciences‘, los autores proporcionan un retrato genómico completo no solo de los elefantes vivos sino también de mamuts extintos y elefantes de colmillos rectos, así como del mastodonte americano, un pariente distante extinto de la familia del elefante. El documento revela que el flujo de genes entre las especies de elefantes fue una característica común de su historia, contrariamente a estudios previos que representaban sus relaciones como árboles simples.

«Este documento, producto de una gran iniciativa que comenzamos hace más de una década, es mucho más que solo el informe formal del genoma del elefante. Será un punto de referencia para comprender cómo se relacionan los diversos elefantes entre sí y será un modelo para llevar a cabo estudios similares en otros grupos de especies», dice la coautora principal, Kerstin Lindblad-Toh, directora sénior de genómica de vertebrados en el Instituto Broad y profesora de genómica comparada en la Universidad de Uppsala, en Suecia.

Lindblad-Toh también fue organizadora clave del Proyecto del Genoma Elefante (EGP, por sus siglas en inglés) cuando comenzó en 2008. El EGP fue parte de la iniciativa impulsada por la comunidad del Instituto Broad, que representa a diversos implicados en el tema de genética de elefantes y comunidades de conservación.

«Ha habido un debate a fuego lento en las comunidades de conservación sobre si la sabana africana y los elefantes del bosque son dos especies diferentes», explica el coautor David Reich, del Instituto Broad, que también es profesor del Departamento de Genética de la Escuela Médica de la Universidad de Harvard (HMS, por sus siglas en inglés) e investigador del Instituto Médico Howard Hughes. «Nuestros datos muestran que estas dos especies se han aislado durante largos periodos de tiempo, por lo que cada uno merece un estado de conservación independiente«, añade.

El elefante de la sabana y del bosque, dos especies africanas distintas

El documento confirma que la sabana africana y los elefantes del bosque son dos especies distintas, hallazgos que deberían ayudar a defender la situación. El Instituto Broad generó los genomas para todos los elefantes actuales, así como un genoma de alta calidad de un elefante extinto de 120.000 años de edad con colmillos rectos obtenido de una muestra preparada en la Universidad de Potsdam, en Alemania. «Es uno de los genomas de alta calidad más antiguos que existe actualmente para cualquier especie«, destaca el profesor Michael Hofreiter, de la Universidad de Potsdam, y coautor que dirigió el trabajo sobre el elefante de colmillos rectos.

El laboratorio de David Reich, de la Escuela de Medicina de Harvard, generó datos del genoma de varios genomas antiguos de mastodontes y mamuts usando muestras preparadas en el laboratorio de ADN de Hofreiter y en el laboratorio de ADN del autor Hendrik Poinar, de la Universidad McMaster, en Canadá. Poinar señala: «El análisis combinado de datos de todo el genoma de todos estos antiguos elefantes y mastodontes ha levantado el telón de la historia de la población de elefantes, revelando una complejidad de la que simplemente no éramos conscientes antes«.

Los elefantes extintos de colmillos rectos se agruparon tradicionalmente con elefantes asiáticos actuales debido a las similitudes morfológicas en sus cráneos y dientes. Sin embargo, un artículo publicado el año pasado por un equipo dirigido por Michael Hofreiter, reveló que los elefantes de colmillos rectos estaban en promedio más estrechamente relacionados con los elefantes africanos del bosque y no con los elefantes asiáticos.

«Estábamos desconcertados por la discrepancia entre los resultados morfológicos y genéticos, pero nuestros análisis muestran que la ascendencia de los elefantes de colmillos rectos estaba altamente mezclada, incluidos tres componentes ancestrales«, relata el científico postdoctoral en el laboratorio de Reich en HMS Eleftheria Palkopoulou, que participó en aquel estudio y dirigió el análisis de esta nueva investigación.

El documento revela que el gigante extinto desciende de una mezcla de linajes relacionados con un antiguo elefante africano, el mamut lanudo y el elefante del bosque actual. «Los hallazgos fueron extremadamente sorprendentes para nosotros –afirma Palkopoulou–. Las relaciones entre la población de elefantes no pueden explicarse por simples divisiones, proporcionando pistas para comprender la evolución de estas especies icónicas».

De hecho, su análisis de genomas completos de elefantes reveló múltiples eventos cruzados importantes entre diferentes especies antiguas, destacando cómo esto jugó un papel fundamental en la evolución de los elefantes y planteando la cuestión de cómo de extendida está la mezcla principal en otros grupos de especies también. Los estudios futuros deberán explorar la diversidad de elefantes vivos y antiguos e investigar los cambios en la estructura de la población a lo largo de la distancia y el tiempo.

«Obtener una imagen tecnicolor de la estructura de la población de elefantes también puede ser de valor inmediato para los esfuerzos de conservación«, apunta Reich, señalando el trabajo de sus colegas que muestra la diversidad de elefantes vivos y antiguos con suficientes datos genéticos puede ayudar a localizar las regiones de África donde se obtuvieron los colmillos del mercado negro.

Aproximadamente, 50.000 elefantes son asesinados cada año por la caza furtiva, lo que pone a muchas poblaciones en peligro. Los mastodontes y los mamuts, que eran sus parientes cercanos, ya no están. Comprender el patrimonio genético de los elefantes tiene el potencial de desempeñar un papel valioso en los esfuerzos futuros de conservación y en evitar que estas criaturas se extingan.

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