ELIZABETH PENNISI / SCIENCE
Para vislumbrar el poder de la selección sexual, la danza del saltarín de cuello dorado es difícil de superar. Cada junio, en las selvas tropicales de Panamá, los pájaros machos del tamaño de un gorrión se reúnen para esponjar sus gargantas de color amarillo brillante, levantar las alas y aplaudir con fuego rápido, hasta 60 veces por segundo. Cuando una mujer favorece a un hombre con su atención, él sigue con saltos acrobáticos, más chasquidos de alas y quizás una voltereta hacia atrás en una fracción de segundo. “Si los saltarines fueran humanos, estarían entre los mejores artistas, atletas y miembros de la alta sociedad de nuestra sociedad”, dice Ignacio Moore, biólogo organismal integrador del Instituto Politécnico de Virginia y la Universidad Estatal.
¡Obtenga más contenido excelente como este directamente para usted!Como han entendido los biólogos desde Charles Darwin, tal exhibicionismo evoluciona cuando las hembras eligen aparearse con machos que tienen las apariencias y exhibiciones más extravagantes, un sustituto de la aptitud. Y ahora, al estudiar los genomas del saltarín de cuello dorado ( Manacus vitellinus ) y sus parientes, los investigadores están explorando los genes que impulsan estos comportamientos y rasgos elaborados. El mes pasado, en la reunión virtual de la Sociedad de Biología Integrativa y Comparativa, Moore y otros investigadores introdujeron cuatro genomas saltadores, que se sumaron a dos ya publicados, y destacaron genes que actúan en los músculos y cerebros de las aves que pueden hacer posibles las exhibiciones.
El trabajo ofrece «una mejor comprensión de por qué los saltarines hacen todas las cosas maravillosas que hacen», dice Emily DuVal, ecóloga del comportamiento de la Universidad Estatal de Florida. Durante la última década, los investigadores han aprendido mucho sobre cómo la selección natural afecta a los genomas. “Por el contrario, sabemos muy poco sobre la base subyacente de los rasgos seleccionados sexualmente”, dice Christopher Balakrishnan, biólogo evolutivo de la Universidad de Carolina del Este (ECU). Al mapear rasgos y genes en el árbol genealógico de los saltadores, los investigadores están comenzando a rastrear los cambios genéticos escalonados que llevaron a las exhibiciones más elaboradas y a determinar si la selección sexual funciona de manera diferente a la selección natural.
Otras especies, las aves del paraíso y los bowerbirds, en particular, también montan impresionantes exhibiciones sexuales. Pero los saltarines tienen una mayor variedad de estos rasgos y, al ser más abundantes y accesibles, son más fáciles de estudiar en profundidad. Podemos «evaluar la base genómica de estos comportamientos de una manera que no es posible para muchos otros rasgos complejos de comportamiento en vertebrados», dice Morgan Wirthlin, neurobiólogo evolutivo de la Universidad Carnegie Mellon.
Como Balakrishnan y sus colegas informaron en la reunión, un goloso —o un pico— puede haber preparado el escenario para la selección sexual en los saltarines. Se sabe que sus antepasados cambiaron su dieta de insectos a frutas, y los investigadores sospecharon que el cambio a una fuente de alimento más disponible y abundante les dio a los machos energía adicional para conseguir parejas.
Al comparar los genomas de los saltadores que continúan comiendo insectos con los de los saltamontes que comen frutas, Balakrishnan, Maude Baldwin del Instituto Max Planck de Ornitología y sus colegas encontraron evidencia de que el comer frutas y las elaboradas exhibiciones masculinas evolucionaron en pasos. Los investigadores descubrieron que los genes que codifican un receptor de sabor sabroso comenzaron a cambiar incluso antes de que los saltamontes se convirtieran en comedores de frutas. Baldwin informó en la reunión que, para cuando evolucionó el saltarín tirano con cresta azafrán ( Neopelma chrysocephalum ), el receptor se había vuelto sensible a la dulzura de las frutas maduras, un rasgo poco común entre las aves. Esa especie corteja con simples lúpulos, a parte de las elaboradas exhibiciones de las especies frugívoras que evolucionaron más tarde.
Wirthlin y otros exploraron el ADN que cambió para hacer posibles esos comportamientos. En su análisis de cinco genomas de manakin, se centró en elementos no codificantes ultraconservados, segmentos de ADN que se han mantenido casi exactamente iguales en animales que van desde pollos hasta humanos y se cree que juegan un papel crucial en la regulación de otros genes. Dada esta conservación, pensó que serían un buen lugar para buscar posibles huellas dactilares de selección sexual.
En los genomas de manakin, 57 elementos mostraron ligeras diferencias de las secuencias coincidentes en otras especies; esos cambios podrían alterar la actividad de los genes que regulan. Algunos de esos elementos están agrupados alrededor de genes para proteínas musculares y receptores hormonales y algunos están cerca de genes expresados en el cerebro, incluidos dos, TLE4 y MEIS2 , activos en una región necesaria para el procesamiento visual rápido. Ambos genes son menos activos en los saltarines que en los pinzones cebra, informó Wirthlin, un cambio que podría ayudar a los machos a hacer frente a las demandas visuales de sus frenéticos bailes.
Matthew Fuxjager, biólogo integrador de la Universidad de Brown, está entusiasmado con el hallazgo de Wirthlin de que la evolución puede haber acelerado la actividad de los genes para los receptores hormonales de las aves. El aplauso de las alas a alta velocidad en algunas especies requiere músculos pectorales del ala extra rápidos y poderosos, que son muy sensibles a la hormona masculina andrógeno. «Los andrógenos son los que marcan la velocidad», al cambiar la actividad de los genes de rendimiento muscular, dice Fuxjager.
En la reunión, Balakrishnan informó sobre la identificación de otros genes que también pueden haber sobrealimentado esos músculos cruciales. Su análisis genómico sugirió que la actividad de los genes involucrados en el metabolismo y el crecimiento muscular cambió temprano en la evolución de los saltos, produciendo músculos más poderosos. No ha buscado hembras, pero él y Fuxjager creen que las exigencias del vuelo, no el apareamiento, pueden haber impulsado esos primeros cambios. Luego, cuando la selección sexual comenzó a actuar sobre las especies que evolucionaron más tarde, los cambios en los receptores de andrógenos y otras vías de señalización hicieron que los músculos de vuelo en los machos fueran capaces de los movimientos muy rápidos necesarios para las exhibiciones de cortejo. (Otra investigación muestra que los músculos femeninos no son tan sensibles a los andrógenos).
La actuación de los saltarines implica más que sonido y movimiento; en algunas especies también es un acto social, coordinado entre hasta 20 machos. En todos los vertebrados, una red de “núcleos” cerebrales — grupos de células nerviosas similares — ayuda a controlar el comportamiento social, y los estudios presentados en la reunión muestran que el patrón de actividad genética en esos núcleos varía con los niveles de testosterona. El trabajo, del biólogo evolutivo Peri Bolton en ECU y los ecologistas Brent Horton en la Universidad de Millersville y Brent Ryder en el Parque Zoológico Nacional Smithsonian, sugiere que los cambios en los receptores de andrógenos podrían haber ayudado a la sofisticación social de las aves así como a su atletismo.
Por deslumbrantes que sean las exhibiciones de los saltamontes, los investigadores están igualmente asombrados por sus intrincados fundamentos genéticos. “Nuestros estudios nos están enseñando que la belleza es más que superficial”, dice Moore.
Fuente: https://www.sciencemag.org/news/2021/03/genes-behind-sexiest-birds-planet