El ADN de un heroína antiguo revela el flujo de genes entre los caballos euroasiáticos y norteamericanos

Los nuevos hallazgos demuestran la continuidad genética entre los caballos que se extinguieron en América del Norte al final de la última edad de hielo y los caballos que finalmente fueron domesticados en Eurasia y luego reintroducidos en América del Norte por los europeos. El estudio fue aceptado para su publicación en la revista. Ecología molecular y actualmente está disponible en línea.

«Los resultados de este artículo muestran que el ADN fluyó fácilmente entre Asia y América del Norte durante las edades de hielo, manteniendo la conectividad física y evolutiva entre las poblaciones de caballos en el hemisferio norte», dijo la autora correspondiente Beth Shapiro, profesora de ecología y biología evolutiva en la UC. Santa Cruz y un investigador del Instituto Médico Howard Hughes.

El estudio destaca la importancia del Puente Terrestre de Bering como corredor ecológico para el movimiento de grandes animales entre continentes durante el Pleistoceno, cuando se formaron enormes capas de hielo durante los períodos glaciares. Los niveles del mar dramáticamente más bajos han descubierto una gran área de tierra conocida como Beringia, que se extiende desde el río Lena en Rusia hasta el río MacKenzie en Canadá, con vastas praderas que albergan poblaciones de caballos, mamuts, bisontes y otra fauna del Pleistoceno.

Los paleontólogos saben desde hace mucho tiempo que los caballos evolucionaron y se diversificaron en América del Norte. Un linaje de caballos conocido como los caballos Caballine (que incluye caballos domésticos) se dispersó en Eurasia en el puente de tierra de Bering hace aproximadamente 1 millón de años, y la población de Eurasia comenzó a divergir genéticamente de los caballos restantes en América del Norte.

El nuevo estudio muestra que después de la división, hubo al menos dos períodos en los que los caballos se movieron de un continente a otro y se cruzaron entre sí, de modo que los genomas de los caballos norteamericanos adquirieron segmentos de ADN euroasiático y viceversa.

«Esta es la primera mirada integral a la genética de las poblaciones de caballos antiguos en ambos continentes», dijo la autora principal Alisa Vershinina, investigadora postdoctoral que trabaja en el Laboratorio de Paleogenómica Shapiro de la UC Santa Cruz. «Con los datos de los genomas mitocondriales y nucleares, pudimos ver que los caballos no solo se dispersaban por los continentes, sino que también cruzaban e intercambiaban genes».

El ADN mitocondrial, heredado solo de la madre, es útil para el estudio de las relaciones evolutivas porque acumula mutaciones a un ritmo constante. También es más fácil recuperarse de los fósiles porque es un genoma pequeño y hay muchas copias en cada célula. Sin embargo, el genoma nuclear que llevan los cromosomas es una fuente mucho más rica de información evolutiva.

Los investigadores secuenciaron 78 nuevos genomas mitocondriales de caballos antiguos encontrados en Eurasia y América del Norte. Al combinarlos con 112 genomas mitocondriales publicados anteriormente, los investigadores reconstruyeron un árbol filogenético, un diagrama de ramificación que muestra cómo se relacionan todas las muestras. Con una ubicación y fecha aproximadas para cada genoma, pudieron rastrear los movimientos de diferentes linajes de caballos antiguos.

«Hemos encontrado linajes de caballos euroasiáticos aquí en América del Norte y viceversa, lo que sugiere movimientos de población intercontinentales. Con genomas mitocondriales fechados podemos ver cuándo ocurrió ese cambio de posición», explicó Vershinina.

El análisis mostró dos períodos de dispersión entre continentes, los cuales coincidieron con períodos en los que se habría abierto el puente de Bering Land. En el Pleistoceno medio, inmediatamente después de la divergencia de los dos linajes, el movimiento fue principalmente de este a oeste. Un segundo período en el Pleistoceno tardío vio movimientos en ambas direcciones, pero principalmente de oeste a este. Debido al muestreo limitado durante ciertos períodos, los datos pueden no capturar otros eventos de dispersión, dijeron los investigadores.

El equipo también secuenció dos nuevos genomas nucleares de fósiles de caballos bien conservados recuperados del territorio canadiense del Yukón. Estos se combinaron con 7 genomas nucleares publicados anteriormente, lo que permitió a los investigadores cuantificar la cantidad de flujo de genes entre las poblaciones euroasiática y norteamericana.

«La opinión habitual en el pasado era que los caballos se diferenciaban en especies separadas tan pronto como estaban en Asia, pero estos resultados muestran que había continuidad entre las poblaciones», dijo el coautor Ross MacPhee, paleontólogo del Museo Americano de Historia Natural. «Pudieron cruzar libremente y vemos los resultados en los genomas de los fósiles en ambos lados de la división».

Los nuevos hallazgos sin duda alimentarán la controversia en curso sobre el manejo de caballos salvajes en los Estados Unidos, descendientes de caballos domésticos traídos por europeos. Muchas personas ven a esos caballos salvajes como una especie invasora, mientras que otros los consideran parte de la vida silvestre nativa de América del Norte.

«Los caballos han estado en América del Norte durante mucho tiempo y ocuparon un nicho ecológico aquí», dijo Vershinina. «Se extinguieron hace unos 11.000 años, pero eso no es mucho en términos evolutivos. Los caballos salvajes norteamericanos de hoy podrían considerarse reintroducidos, en lugar de invasores».

El coautor Grant Zazula, paleontólogo del gobierno de Yukon, dijo que los nuevos hallazgos ayudan a replantear la pregunta de por qué los caballos desaparecieron de América del Norte. «Fue una pérdida de población regional más que una extinción», dijo. «No sabemos por qué todavía, pero nos dice que las condiciones en América del Norte eran dramáticamente diferentes al final de la última edad de hielo. Si los caballos no hubieran cruzado a Asia, los habríamos perdido a todos en todo el mundo».