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# Biología# Genómica

La compleja migración del salmón

Las migraciones de los salmones revelan la relación entre la genética y los factores ambientales.

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Cada año, muchos animales migran en grandes grupos para encontrar comida, reproducirse o escapar del clima duro. Esto incluye criaturas como insectos, aves, reptiles, mamíferos grandes y peces. Una de las migraciones más impresionantes sucede con los salmones. Estos peces viajan del océano a ríos de agua dulce para desovar. Este viaje afecta no solo a los salmones, sino a muchos otros animales, incluidos los humanos, que dependen de ellos para alimentarse.

Vida en diferentes cuencas

Los salmones viven en muchos entornos distintos. Cada uno de estos lugares puede tener diferentes condiciones de vida, que moldean cómo se adaptan los salmones con el tiempo. Algunas poblaciones de salmones desarrollan rasgos únicos basados en sus hábitats específicos. Para los salmones, uno de los factores clave que afecta su capacidad para reproducirse es el momento de su migración hacia el agua dulce.

El momento de la migración, conocido como "tiempo de corrida", es crucial para el éxito reproductivo de los salmones. Se cree que este tiempo se ajusta según las condiciones del agua, como la temperatura y el flujo, para asegurarse de que puedan reproducirse con éxito.

La genética del tiempo de migración

Debido a que el tiempo de corrida es tan importante para los salmones, los científicos están interesados en los factores genéticos que lo determinan. La investigación muestra que hay una Variación Genética significativa que afecta el tiempo de corrida. Esto significa que diferentes poblaciones de salmones tienen diferentes tiempos de corrida debido a diferencias genéticas.

Durante mucho tiempo, se pensó que el tiempo de corrida estaba controlado por muchos genes pequeños. Sin embargo, estudios recientes han encontrado genes específicos y áreas de cromosomas que tienen una fuerte influencia en el tiempo de las corridas. Por ejemplo, se han identificado ciertas regiones genéticas en el salmón del Atlántico y el salmón Chinook que explican una cantidad sustancial de variación en su tiempo de migración.

Diferentes poblaciones de salmón

Las variaciones en el tiempo de corrida no se tratan solo de diferencias grandes entre las estaciones. En algunas especies de salmón, como el salmón sockeye, hay variaciones en el tiempo de corrida que ocurren en marcos de tiempo más cortos-con solo unas pocas semanas de diferencia. Se cree que estas diferencias se deben a cambios ambientales, como diferencias en la temperatura entre los hábitats de desove.

Tener una variedad de tiempos de corrida ayuda a asegurar que si las condiciones son malas para un grupo de peces, no todos se vean afectados. Esta estrategia permite a los salmones distribuir el riesgo y proporcionar recursos alimenticios para los depredadores durante un período más largo.

Salmón rosado y sus linajes únicos

El salmón rosado, que es el salmón del Pacífico más común, también muestra variaciones interesantes en el tiempo de corrida. Tienen linajes de años pares y años impares. Estos dos grupos se reproducen por separado y no se mezclan genéticamente, aunque viven en los mismos ríos. A pesar de estas diferencias, ambos grupos enfrentan desafíos ambientales similares.

La investigación ha demostrado que aunque estos dos linajes son diferentes, pueden adaptarse a las condiciones locales con el tiempo. Sin embargo, ambos linajes han experimentado cambios en el tiempo de migración desde 1970, probablemente debido a las temperaturas más cálidas de los ríos. Aquellos que llegan tarde tienen menos probabilidades de sobrevivir.

Estudiando el salmón rosado en Alaska

En Alaska, los investigadores han estado estudiando el salmón rosado en Auke Creek. Esta área es un hábitat único con diferentes condiciones que influyen en los salmones. Los científicos han contado el número de salmones que regresan al arroyo cada año desde 1980. Estos datos les ayudan a entender los cambios en los patrones de migración de los peces.

La investigación también se ha centrado en las diferencias dentro de los linajes de años pares e impares. Ambos grupos tienen corridas tempranas y tardías que ocurren con aproximadamente 20 días de diferencia. Los experimentos indican que hay diferencias genéticas en estas corridas, aunque están dentro de la misma especie.

Métodos de investigación

Para explorar estas diferencias genéticas en el salmón rosado, los científicos usaron secuenciación genómica completa. Analizaron muestras de ADN de salmones que regresan temprano y tarde para identificar áreas clave del genoma asociadas con el tiempo de corrida.

El análisis reveló áreas específicas del genoma que muestran una divergencia significativa entre las corridas tempranas y tardías del salmón rosado. Estos hallazgos destacan cómo pequeños cambios genéticos pueden tener un gran impacto en el momento de las migraciones.

Diferencias genéticas entre especies

Los investigadores también examinaron cómo estas diferencias genéticas en el salmón rosado se comparaban con las del salmón sockeye. Se encontró que ambas especies tienen regiones similares asociadas con el tiempo de corrida. Sin embargo, los patrones de divergencia variaron. En el salmón sockeye, varios genes, además del principal identificado en el salmón rosado, eran significativamente diferentes entre poblaciones.

Las regiones genéticas que exhiben estas diferencias sugieren que el tiempo de corrida puede estar influenciado por muchos factores. Cada especie se ha adaptado a sus entornos únicos, lo que ha llevado a diversos cambios genéticos con el tiempo.

Conservación e implicaciones futuras

Entender la base genética del tiempo de corrida en los salmones es importante para su conservación. Si un solo gen o región tiene una influencia importante sobre este rasgo, podría ayudar a los salmones a adaptarse a las condiciones ambientales cambiantes más rápidamente. Esta adaptabilidad es crucial, especialmente con el cambio climático en curso.

A medida que los investigadores continúan investigando estos factores genéticos, pueden comprender mejor cómo diferentes poblaciones de salmones pueden responder a futuros cambios ambientales. Los esfuerzos de conservación pueden entonces ser adaptados para mantener la diversidad genética en los salmones, asegurando su resiliencia frente a estos desafíos.

Resumen

Las migraciones masivas de animales, especialmente entre los salmones, revelan interacciones complejas entre la genética y los factores ambientales. El estudio del salmón rosado y sockeye muestra que el tiempo de corrida está influenciado por regiones genéticas específicas. Estos conocimientos no solo mejoran nuestra comprensión de la biología del salmón, sino que también destacan la importancia de conservar la diversidad genética entre las poblaciones de salmones para ayudarles a soportar cambios futuros en sus hábitats.

Fuente original

Título: A major effect locus involved in migration timing is shared by pink and sockeye salmon

Resumen: Migration is an important component of the life cycles of many organisms and differences in migration timing can greatly influence fitness. Variation in migration timing (hereafter referred to as run timing) is found in many salmon species and contributes to the portfolio of life history diversity that is vital for maintaining healthy populations. Pink salmon (Oncorhynchus gorbuscha) are composed of temporally isolated lineages that spawn in even and odd years. Here, we focus on early and late runs of pink salmon in Auke Creek, Alaska, which spawn a few weeks apart in the same {approx}50m stretch of stream. We conducted low coverage, whole genome sequencing on pink salmon from the early and late runs of both even and odd lineages to investigate the genetic basis of run timing in this system. Within the even lineage we detected a major effect locus displaying high genetic divergence between early and late run individuals on chromosome 10 of the pink salmon genome. This same locus showed a lower - but still elevated - amount of genetic divergence in the odd lineage. The region of high divergence includes the Leucine Rich Repeat Containing 9 gene (lrrc9), and genetic divergence was substantially reduced outside of this gene. The lrrc9 gene also shows high divergence between two ecotypes of sockeye salmon (Oncorhynchus nerka) that differ in both run timing and spawning habitat. Comparison of the lrrc9 gene region in pink and sockeye salmon shows that variation within this gene is associated with run timing in both species. However, the polymorphic sites (i.e, SNPs) and run timing alleles are unique to each species and arose from independent mutations following divergence from a common ancestor. These results demonstrate that adaptation in pink salmon can occur at small temporal scales and that complex traits can be controlled by similar genetic mechanisms in multiple species.

Autores: Patrick D Barry, D. A. Tallmon, N. Howe, D. Baetscher, K. D'Amelio, S. Vulstek, J. Russell, A. J. Gharrett, W. Larson

Última actualización: 2024-04-01 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.30.587279

Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.30.587279.full.pdf

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