Eres lo que comes: cómo la búsqueda de carbohidratos cambió los genes y la saliva de los mamíferos.

El almidón, un carbohidrato complejo, es una fuente vital de nutrición para muchos mamíferos. Los humanos lo cultivan en forma de arroz, trigo, maíz, papas y avena. Las ratas peinan nuestras pilas de basura en busca de trozos de pizza y pan. Raíz de jabalí para tubérculos.

Ahora, un nuevo estudio proporciona información sobre cómo la búsqueda de almidón puede haber impulsado adaptaciones evolutivas en estos y otros mamíferos hambrientos.

La investigación, realizada en 46 especies de mamíferos, se centra en un compuesto biológico llamado amilasa, que es producido por los humanos y otros animales para descomponer el almidón.

El estudio encuentra que, en el curso de la evolución de los mamíferos, la maquinaria genética que enseña al cuerpo a producir amilasa ha sido algo así como un camaleón. Ha evolucionado de diferentes maneras en diferentes bestias, y es capaz de cambiar rápidamente, posiblemente de acuerdo con lo que comen los animales.

El estudio encuentra que los mamíferos con dietas con alto contenido de almidón tienden a tener más copias del gen de la amilasa, que contiene instrucciones para la construcción de la amilasa, que los mamíferos que consumen poco almidón (al menos entre las especies estudiadas).

La investigación también presenta evidencia de que los cambios evolutivos relacionados con la amilasa, incluidas las duplicaciones del gen de la amilasa y la capacidad de producir amilasa en la saliva, pueden haber surgido de manera independiente en algunas especies diferentes. Llamada evolución convergente, este fenómeno a menudo señala una adaptación particularmente útil.

Los hallazgos fueron publicados en la revista eLife. En general, el estudio presenta una imagen colorida de la historia evolutiva de la amilasa en los mamíferos, desde humanos, perros y gatos domésticos hasta erizos y lémures de cola anillada, junto con babuinos que almacenan comida en sus mejillas.

«La amilasa es un caso donde la dieta puede tener el potencial de cambiar nuestros genes. Esto es fascinante», dice Omer Gokcumen, Ph.D., profesor asistente de ciencias biológicas en la Universidad de Buffalo College of Arts and Sciences. «Las duplicaciones que vemos en el gen de la amilasa dan una forma muy flexible y rápida en la que las funciones de los genes pueden evolucionar, y este mecanismo de evolución es subestimado».

Los mamíferos con dietas con alto contenido de almidón parecen haberse adaptado, genéticamente, al estómago de más carbohidratos: de las especies estudiadas, aquellos con almidón en sus dietas generalmente tienen más copias del gen de la amilasa, que contiene instrucciones para producir amilasa, que animales como los carnívoros y herbívoros Las dietas estrictas tienden a excluir el almidón. Los humanos que comen carbohidratos, ratones caseros, ratas pardas, perros, cerdos y jabalíes tienen muchas copias, mientras que los mamíferos como los leones de montaña, que subsisten con la carne, y los erizos, que comen alimentos como los insectos y los caracoles, tienen pocos.

Esto es importante porque el gen es similar a un moho en una fábrica: cuantas más unidades tenga, más amilasa podrá producir teóricamente. En cuanto a cómo evolucionaron las copias adicionales del gen de la amilasa, «es como la gallina y el huevo: realmente no podemos decir qué fue lo primero», dice Ruhl. «El almidón en la dieta puede haber llevado a más amilasa, y la capacidad de digerir el almidón puede haber conducido a un aumento de la ingesta de almidón, y así sucesivamente».

En algunos casos, el contacto cercano con humanos y el acceso a alimentos humanos pueden haber estimulado una adaptación al almidón. El estudio confirmó hallazgos anteriores de otros equipos que muestran que los ratones y los perros domésticos, que viven junto a las personas, tienen más copias del gen de la amilasa que sus primos salvajes (lobos y roedores salvajes, respectivamente). La rata parda (Rattus norvegicus), una especie conocida comúnmente como rata de la calle o alcantarilla, también tiene muchas copias del gen de la amilasa.

La expansión genética de la amilasa probablemente ocurrió de manera independiente en múltiples especies: según las pruebas genéticas, el estudio concluyó que ratones, ratas, perros, cerdos y humanos probablemente adquirieron algunas de sus copias adicionales del gen de la amilasa de manera independiente, en momentos separados de su evolución. en lugar de heredar todas las copias de un ancestro común. Este fenómeno, llamado evolución convergente, puede señalar una adaptación particularmente útil.

La amilasa en la saliva está más extendida de lo que se sabía anteriormente (algunos perros la producen, por ejemplo): la mayoría de la amilasa se produce en el páncreas, pero algunos animales también la secretan en la saliva. La nueva investigación encuentra que esta capacidad es más común de lo que se conocía anteriormente y propone la amilasa salival como otra adaptación que puede haber surgido a través de la evolución convergente en algunas especies.

Cuando los científicos probaron la amilasa en la baba de 22 especies de mamíferos, la encontraron en 15 especies, incluidas seis especies que anteriormente no se sabía que tenían amilasa en la saliva. Tal vez no sea sorprendente que los babuinos y los macacos rhesus que almacenan alimentos en las bolsas de las mejillas durante largos períodos de tiempo se encuentran entre los productores más prolíficos de amilasa salival entre los mamíferos analizados.

Los perros mascotas estaban entre las especies que fueron recientemente identificadas como productoras de amilasa salival. Si bien no todos los perros tienen amilasa, la investigación lo encontró en varias razas, como la crema inglesa Golden Retrievers, Labradors y Pitbulls.

«Este estudio proporciona el cuadro más completo, hasta la fecha, sobre cómo ha evolucionado la amilasa en el linaje de los mamíferos tanto a nivel genético como a nivel de expresión de proteínas en la saliva», dice Pajic, el primer autor del estudio. «Desde una postura teórica más amplia, también revela qué tan rápido puede suceder la evolución y cómo algo simple, como los alimentos que consume, puede hacer que otras especies no relacionadas evolucionen de manera similar».

Referencia: eLife Sciences.

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