Ahora sabemos por qué los ornitorrincos son tan extraños

Sus genes son en parte aves, reptiles y mamíferos

Se acaba de publicar el primer mapa completo del genoma de un ornitorrinco (Ornithorhynchus anatinus), y es tan extraño como cabría esperar de una criatura con 10 cromosomas sexuales, un par de espolones venenosos, una capa de piel fluorescente y una piel que 'suda' leche.

El ornitorrinco con pico de pato es verdaderamente una de las criaturas más extrañas de la Tierra. Junto con el puntiagudo equidna, estos dos animales australianos pertenecen a un grupo altamente especializado de mamíferos, conocidos como monotremas, que ponen huevos pero también alimentan a sus crías con leche.

Los genes de ambos son relativamente primitivos y no han cambiado, lo que revela una extraña mezcla de varias clases de animales vertebrados, incluidos pájaros, reptiles y mamíferos.

Por diferente que al principio parezca el ornitorrinco, son esas mismas diferencias las que revelan nuestras similitudes y nuestra ascendencia compartida con los demás vertebrados de la Tierra.

Los científicos creen que su genoma podría decirnos secretos sobre nuestra propia evolución y cómo pasaron nuestros distantes ancestros mamíferos de poner huevos a dar a luz.

"El genoma completo nos ha proporcionado las respuestas sobre cómo surgieron algunas de las extrañas características del ornitorrinco", explica el biólogo evolutivo Guojie Zhang de la Universidad de Copenhague. "Al mismo tiempo, es importante decodificar el genoma del ornitorrinco para mejorar nuestra comprensión de cómo evolucionaron otros mamíferos, incluidos los humanos".

En años anteriores, un ornitorrinco hembra tenía secuenciado parte de su genoma, pero sin ninguna secuencia del cromosoma Y, faltaba mucha información.

Usando un ornitorrinco macho, los investigadores han creado ahora un mapa físico con un genoma de ornitorrinco de alta precisión.

Hoy en día, los mamíferos vivos se dividen en tres grupos, incluidos los monotremas, marsupiales y euterios o "placentarios". Los humanos pertenecemos a ese último grupo.

Juntos, los dos últimos forman una subclase conocida como mamíferos terianos. Todos los mamíferos terianos dan a luz a crías vivas, pero los monotremas son simplemente demasiado diferentes para incluirlos también en ese grupo.

Todavía no está claro cuándo estos tres grupos distintos comenzaron a divergir unos de otros. Algunos piensan que los monotremas se separaron primero, y los marsupiales y los euterios siguieron su ejemplo. Otros piensan que los tres grupos divergieron aproximadamente al mismo tiempo.

Ahora el genoma del ornitorrinco ha ayudado a aclarar algunas de las fechas. Los datos recopilados de los linajes de equidna y ornitorrinco sugieren que su último antepasado común vivió hace 57 millones de años.

Mientras tanto, los monotremas en su conjunto parecen haberse separado de los marsupiales y los mamíferos euterios hace unos 187 millones de años.

Incluso después de todo ese tiempo, el ornitorrinco semiacuático se ha mantenido notablemente sin cambios, encajando en un nicho en la selva australiana que muchos marsupiales y mamíferos simplemente no pueden.

Los autores estaban particularmente interesados en los cromosomas sexuales del animal, que parecen haberse originado independientemente de otros mamíferos terianos, todos los cuales contienen un par XY simple.

El ornitorrinco, sin embargo, es el único animal conocido con 10 cromosomas sexuales (los equidnas tienen nueve). Los ornitorrincos tienen cromosomas 5X y 5Y organizados en un anillo que parece haberse roto en pedazos a lo largo de la evolución de los mamíferos.

Al comparar esta información cromosómica con humanos, zarigüeyas, demonios de Tasmania, pollos y genomas de lagartos, los autores encontraron que los cromosomas sexuales del ornitorrinco tienen más en común con aves como los pollos que con mamíferos como los humanos.

Imagen: Ensamblaje cromosómico de los monotremas y evolución del genoma de mamíferos.

Pero mientras los ornitorrincos ponen huevos como las gallinas, alimentan a sus crías con leche como los mamíferos terianos. Por lo tanto, no es de extrañar que los genomas monotremas contengan la mayoría de los genes de la leche que poseen otros mamíferos terianos.

Los genes de caseína ayudan a codificar ciertas proteínas en la leche de mamíferos, pero los monotremas parecen tener caseínas adicionales con funciones desconocidas. Dicho esto, su leche no es diferente a la que proviene de una vaca, o incluso de un ser humano lactante.

Como tal, el ornitorrinco probablemente no sea tan dependiente de las proteínas del huevo como otras especies de aves y reptiles porque luego puede alimentar a sus crías a través de las glándulas de lactancia en su piel.

Su genoma lo respalda. Mientras que las aves y los reptiles dependen de tres genes que codifican las principales proteínas del huevo, el ornitorrinco parece haber perdido la mayoría de estos genes hace aproximadamente 130 millones de años. Los pollos de hoy tienen los tres genes de proteína del huevo, los humanos no tienen ninguno y al ornitorrinco solo le queda una copia completamente funcional.

El ornitorrinco es un extraño intermedio, y su genoma es una especie de puente hacia nuestro propio pasado evolutivo.

"Nos informa que la producción de leche en todas las especies de mamíferos existentes se ha desarrollado a través del mismo conjunto de genes derivados de un ancestro común que vivió hace más de 170 millones de años, junto con los primeros dinosaurios del período Jurásico", dice Zhang.

El genoma completo también ha revelado la pérdida de cuatro genes asociados con el desarrollo de los dientes, que probablemente desaparecieron hace aproximadamente 120 millones de años. Para comer, el ornitorrinco usa ahora un par de platos con forma de cuerno para moler su comida.

Los espolones venenosos en sus patas traseras posiblemente se puedan explicar por los genes de defensina de la criatura, que están asociados con el sistema inmunológico en otros mamíferos y parecen dar lugar a proteínas únicas en su veneno. Los equidnas, que también tenían sus genomas completos secuenciados, parecen haber perdido este gen clave del veneno.

Los autores dicen que sus resultados representan "algunas de las biologías más fascinantes del ornitorrinco y del equidna" por igual.

"Los nuevos genomas de ambas especies permitirán conocer mejor las innovaciones terianas y la biología y evolución de estos extraordinarios mamíferos que ponen huevos", concluyen.

Otro estudio de 2020 demostró que la piel del ornitorrinco es fluorescente. El pelaje marrón del animal refleja un color azul verdoso cuando se coloca bajo luz ultravioleta.

El estudio fue publicado en Nature: Platypus and echidna genomes reveal mammalian biology and evolution