Cambios genéticos explican colas más largas en serpientes arborícolas

Científicos han localizado las modificaciones genéticas que facilitaron que, en varias líneas evolutivas, las serpientes que viven en los árboles desarrollaran colas más largas.

El resultado indica que alteraciones similares del ADN han vuelto a remodelar el cuerpo de las serpientes como respuesta adaptativa a la vida arbórea.

Pistas en los cuerpos de las serpientes

Al analizar 323 serpientes de 110 especies, el patrón más marcado de colas más largas se observó en las especies que pasan la mayor parte del tiempo en los árboles.

A partir de esa comparación, Jia-Tang Li, del Instituto de Biología de Chengdu (CIB), vinculó el aumento de la longitud de la cola con cambios genéticos heredados.

En linajes distintos, el mismo perfil de “cola más larga” apareció por separado, lo que sugiere una respuesta evolutiva repetida y no un único origen.

Esa recurrencia acota la causa a mecanismos biológicos concretos que determinan cuántas vértebras se forman en la cola.

Función de las colas más largas

En ramas estrechas, una cola más larga ofrece más puntos de apoyo y mejora el control cuando el cuerpo se retuerce.

Trabajos anteriores ya habían mostrado que las especies trepadoras presentan colas más largas que sus parientes terrestres, probablemente porque así ganan equilibrio y agarre.

En la comparación reciente, la longitud de la cola aumentó de forma tan estrecha con el número de vértebras caudales que la relación alcanzó 0.91.

Esa asociación tan fuerte desplaza el foco desde la forma externa hacia el modo en que los embriones van añadiendo segmentos en la parte posterior.

Crear un mapa del genoma

Para rastrear el ADN responsable de ese patrón, el equipo del CIB generó un genoma de alta calidad de la culebra gato verde.

El nuevo ensamblaje abarcó 18 cromosomas y recuperó el 98.1% en una prueba estándar de integridad.

Con Boiga cyanea y la también arborícola pero lejana Ahaetulla prasina, los investigadores pudieron contrastar dos “experimentos” independientes realizados por la propia evolución.

Al enfrentar linajes distantes, el argumento a favor de la convergencia se vuelve más sólido, ya que señales coincidentes son más difíciles de atribuir al azar.

Genes sometidos a presión

Varias modificaciones compartidas aparecieron en partes del programa de desarrollo que ayudan a dividir el cuerpo en unidades repetidas a medida que crece.

Esas unidades repetidas son las somitas, bloques corporales tempranos que más adelante darán lugar a las vértebras, y las serpientes producen un número inusualmente alto.

Entre los objetivos más destacados se encontraron genes que contribuyen a regular cuándo se forman nuevos segmentos corporales, dónde se separan y de qué manera la columna se alarga.

Dado que ambos linajes arborícolas mostraron cambios parecidos, lo más probable es que las colas más largas surgieran mediante la misma vía biológica.

Un reloj más rápido

Otra pista se situó en el reloj de segmentación, un temporizador molecular que marca el ritmo al que se espacian los nuevos segmentos durante el crecimiento temprano.

En serpientes, ese temporizador funciona aproximadamente cuatro veces más rápido que en ratones o lagartos, lo que permite generar más piezas vertebrales.

El estudio identificó nuevas señales evolutivas en genes que ayudan a mantener ese temporizador sincronizado.

Aunque estos indicios no demuestran cada paso de manera directa, apuntan al tempo del desarrollo como un probable “regulador” del cambio.

Cambios en interruptores de ADN

Las diferencias no se limitaron a los genes: también se detectaron cambios en regiones de ADN cercanas que controlan cuándo se activan.

Varias de esas regiones reguladoras se localizaban junto a componentes clave del sistema que fija dónde termina el cuerpo y comienza la cola.

En pruebas de laboratorio, la mayoría de estas regiones se comportaron de forma distinta en serpientes arborícolas frente a las que permanecen en el suelo.

Este tipo de ajustes puede modificar el calendario del crecimiento y permitir colas más largas sin tocar necesariamente los genes.

La evolución se mantiene focalizada

La vida en los árboles surgió muchas veces en serpientes, pero no parece haber desencadenado una explosión de nuevas especies.

La mayoría de los saltos hacia ese hábitat partieron de ancestros terrestres, y no de linajes acuáticos, lo que señala desde dónde suele iniciarse la transición repetida.

La cola más larga parece estar menos asociada a una diversificación rápida y más alineada con un papel funcional concreto.

Este matiz es importante, porque una anatomía útil puede resolver un problema ecológico sin aumentar el número de linajes de serpientes.

Más allá de las colas de las serpientes

Vías de desarrollo similares dan forma a otras partes del cuerpo en vertebrados, y por eso este hallazgo no se limita a las serpientes.

En ratones, alterar un solo gen puede acortar la cola o añadir más huesos caudales, según cómo afecte al calendario del crecimiento.

Ese paralelismo con el ratón hace más fiable el resultado en serpientes, ya que la misma vía ya se sabe que modifica colas en otro vertebrado.

También sugiere que la evolución suele retocar sistemas de desarrollo ya existentes en lugar de crear otros completamente nuevos.

Lo que aún falta

A pesar de las sólidas pistas genómicas, los investigadores todavía no pueden observar en tiempo real cómo estos cambios concretos del ADN reconfiguran un embrión de serpiente.

El equipo de Li en el CIB y sus colaboradores aún no disponen de sistemas de laboratorio tan flexibles como los habituales en ratones, lo que ralentiza las pruebas directas en embriones de serpiente.

Los próximos estudios necesitarán ensayos directos que activen o desactiven interruptores candidatos o genes concretos y, después, midan el crecimiento de la cola.

Hasta entonces, el artículo ofrece la explicación más clara hasta la fecha, aunque todavía haya vínculos causales que deban confirmarse.

Qué significa esto

La vida en los árboles favoreció una y otra vez colas más largas en serpientes, y la evolución respondió modificando tanto genes como interruptores reguladores que guían el crecimiento vertebral.

Esta idea podría, con el tiempo, ayudar a los biólogos a comprobar cómo cambian los planes corporales entre especies, desde reptiles que se aferran a las ramas hasta mamíferos.