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18 marzo 2015 3 18 /03 /marzo /2015 20:41

NATURE : "Ancient proteins resolve the evolutionary history of Darwin's South American ungulates"

 

Mixotoxodon larensis un representante de la familia Toxodontidae

Los notoungulados (Notoungulata) son un orden de mamíferos placentarios extintos nativos de Sudamérica

 

Publican informe sobre evolución animal en América del Sur

El miércoles 18 de marzo de 2015, la revista científica NATURE publica el artículo titulado: "Ancient proteins resolve the evolutionary history of Darwin's South American ungulates" un trabajo interdisciplinario en el que participaron autores de diversas instituciones de Argentina, Estados Unidos, Irlanda, Italia Dinamarca, Alemania y el Reino Unido.

En este trabajo, se extrajo información molecular de dos de los últimos representantes de los extintos órdenes Litopterna y Notoungulata, Macrauchenia y Toxodon respectivamente, a fin de comprender sus relaciones de parentesco con los restantes mamíferos.

 

A lo largo de la era Cenozoica (los últimos 65 millones de años), América del Sur se comportó durante muchos momentos como un continente isla, comparable a la situación actual de Australia. Existieron diversas conexiones esporádicas tanto con la Antártida como con América del Norte. Sin embargo no fue hasta la irrupción del istmo de Panamá, cuando la comunicación entre las Américas del Norte y del Sur se hizo permanente. Durante las etapas de aislamiento, Sudamérica desarrolló una rica y diversa fauna endémica y actualmente extinta de ungulados. Este es en la actualidad un nombre vulgar para denominar a aquellos mamíferos herbívoros, cuyas patas terminan en algún tipo de cascos tales como los caballos (orden Perissodactyla) o las vacas (orden Artiodactyla). Estos ungulados sudamericanos estaban conformados por al menos cinco órdenes los Notoungulata, Litopterna, Xenungulata, Pyrotheria y Astrapotheria. Los dos primeros constituyen los órdenes de mayor diversidad taxonómica, y los restos fósiles de Toxodon y Macrauchenia fueron ya conocidos por Darwin en su viaje como naturalista a bordo del bergartín HMS Beagle.

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Tanto Toxodon como Macrauchenia, representan los últimos representantes de linajes extintos que llegaron a convivir con el ingreso del hombre en América del Sur. Toxodon era de una contextura comparable a la de un hipopótamo, presentaba dientes incisivos inferiores muy achatados y procumbentes, con los cuales seguramente ayudado con una poderosa lengua cortaba elementos vegetales. Macrauchenia presentaba la retracción de las narinas a una posición dorsal del cráneo, ubicada entre los ojos, lo que indica la presencia de una proboscis o trompa relativamente corta. A diferencia del anterior su contextura podría ser comparable a la de camellos modernos.

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Estos ungulados fueron tradicionalmente clasificados a través de sus caracteres morfológicos, como un grupo aparte de los restantes ungulados conocidos, que incluyen por ejemplo los que pisan con un número de dedos impares, los Perissodactyla (caballos, asnos, cebras, tapires y rinocerontes) y los que pisan con pares Artiodactyla (camellos, llamas, cerdos, hipopótamos, vacas, antílopes, ciervos, jirafas, cabras, etc).

Con el objeto de reconstruir parte de la historia evolutiva de los Notoungulata y Litopterna, e identificar las relaciones de parentesco con otros mamíferos, se obtuvo información molecular de diversos restos fósiles de Toxodon y Macrauchenia. Si bien la mejor información molecular proviene del ADN en donde se almacena el mapa de construcción de un ser vivo, la recuperación de ADN antiguo a través de fósiles, se ve muchas veces imposibilitada dado que los ácidos nucleicos que lo forman, tienden a descomponerse con mucha facilidad. Con una antigüedad promedio de 12 mil años, las muestras de Toxodon y Macrauchenia analizadas no han permitido de momento obtener esta información. Sin embargo si es posible analizar elementos moleculares más estables y resistentes, tales como el colágeno. A diferencia del ADN el colágeno es una proteína que se caracterizada por conformar fibras estables, y constituyen además el componente más abundante de la piel y de los huesos, conformando casi 1/4 de las proteínas totales presentes en los mamíferos.

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Existen distintos tipos de colágeno, el Tipo I (COL1) presente en abundancia en la dermis, tendones, la dentina de los dientes, la córnea y en particular en los huesos. A través de la técnica de cromatografía líquida y espectrometría de masa (LC-MS/MS) fue posible analizar 48 muestras de Toxodon y Macrauchenia y recuperar por primera vez, las secuencias de colágeno Tipo I de estas especies. De este modo comparando las diferencias entre las secuencias de colágeno Tipo I obtenidas con la de los restantes mamíferos, es posible reconstruir la historia evolutiva de estas formas, analizando las modificaciones sufridas por cada tipo de colágeno a partir de un ancestro en común.

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Uno de los logros de este trabajo radica en haber obtenido información del colágeno de especies desaparecidas hace más de 10 mil años. Los resultados de los análisis filogenéticos indican además, que al menos dos órdenes de ungulados nativos de América del Sur, los Notoungulata y los Litopterna, se encuentra emparentados con el actual orden Perissodactyla, con quienes conforman un nuevo grupo al que denominamos: Pan-Perissodactyla. Además podemos inferir que el ancestro común entre estos grupos debió haberse diferenciado muy tempranamente por ejemplo en el Cretácico Tardío, cuando aún encontrábamos dinosaurios no-avianos (no nos olvidemos que las Aves actuales son también dinosaurios). Es muy probable que el ancestro de los órdenes Litopterna, Notoungulata y Perissodactyla, haya vivido en América del Norte, dando origen en Sudamérica al menos a los dos órdenes analizados, mientras que en el Hemisferio Norte se diversificaban por ejemplo los linajes de los actuales caballos.

Estos son los primeros resultados de este proyecto el cual esperamos que brinde aún más información sobre la historia evolutiva de estos ungulados.

Dr. Javier N. Gelfo
División Paleontología Vertebrados
Museo de La Plata

http://www.elcordillerano.com.ar/index.php/actualidad/item/24130-publicara-informe-sobre-evolucion-animal-en-america-del-sur

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Rhynchippus (en tierra) con piroterios (en el agua).

http://es.wikipedia.org/wiki/Notoungulata

 

The South American native ungulate Macrauchenia patachonica had a number of remarkable adaptations, including the positioning of its nostrils high on its head. This implies that Macrauchenia may have had a mobile proboscis, as pictured here.

Credit: Copyright Peter Schouten

 

Protein sequencing solves Darwinian mystery of strange ...

hace 1 hora - Ancient proteins resolve the evolutionary history of Darwin's South American ungulates. Nature, 2015 DOI: 10.1038/nature14249 ...

 

 

Toxodon.jpg

Toxodon platensis

Due to the isolated nature of South America, many notoungulates evolved along convergent lines into forms that resembled mammals on other continents. Examples of this are Pachyrukhos, a notoungulate that evolved to fill the role of rabbits and hares, and Homalodotherium, which evolved to resemble chalicotheres. During the Pleistocene, Toxodon was the largest common notoungulate. Most of the group (Toxodon being an exception) became extinct after the landbridge between North and South America was formed, allowing North American ungulates to enter South America in the Great American Interchange and out-compete the native fauna.

 

Proteínas antiguas desvelan la historia evolutiva de dos mamíferos sudamericanos

 

Los ungulados nativos de América del Sur fueron un grupo de mamíferos grande y diverso, entre los que se encontraban Macrauchenia, un tapir de cuello y piernas largas, y Toxodon, un animal con un cuerpo como el del rinoceronte y una cabeza parecida a un hipopótamo.

A pesar de su relativa reciente extinción (hace aproximadamente 10.000 años) aún se sabe muy poco acerca de su historia evolutiva. Investigadores de Reino Unido, Alemania, Argentina, Dinamarca, Irlanda y Estados Unidos han dado un paso más en este conocimiento, analizando la historia evolutiva de estos dos ungulados a través de proteínas antiguas de colágeno.

Como detalla a SINC uno de los coautores del trabajo, el investigador del Conicet y el Museo Nacional de Universidad Nacional de La Plata Javier N. Gelfo, Macrauchenia y Toxodon son dos de los últimos representantes de los órdenes de mamíferos Litopterna y Notoungulata: “Durante la era Cenozoica, que comprende desde la extinción de los dinosaurios hasta el presente, América del Sur se comportó durante buena parte de su historia como un continente isla, similar a la situación actual de Australia, aunque con diversas conexiones esporádicas con la Antártida y con América del Norte, hasta que finalmente con la irrupción del istmo de Panamá la comunicación fue permanente”.

Durante las etapas de aislamiento, Sudamérica desarrolló una rica y diversa fauna de ungulados endémicos de este continente, conformado por al menos cinco órdenes actualmente extintos: Notoungulata, Litopterna, Xenungulata, Pyrotheria y Astrapotheria.

Durante las etapas de aislamiento, Sudamérica desarrolló una rica y diversa fauna de ungulados endémicos

“Los dos primeros constituyen los órdenes de mayor diversidad taxonómica, y sus primeros restos fósiles fueron ya conocidos por Darwin en su viaje como naturalista del Beagle”, explica el experto, animales a los que el propio Darwin se refirió como los animales más extraños jamás descubiertos. Además, tanto Toxodon como Macrauchenia son los últimos representantes de linajes extintos que llegaron a convivir con el ingreso del hombre en América.

Protocolo de extracción molecular

El principal objetivo de la investigación, publicada en la revista Nature, fue implementar un protocolo funcional para la extracción de información molecular de especies extintas, así como lograr identificar sus relaciones de parentesco con otros mamíferos.

Para ello, se extrajo información molecular de restos fósiles de Toxodon y Macrauchenia, con el fin de reconstruir parte de la historia evolutiva de los Notoungulata y Litopterna.

La mejor información molecular proviene del ADN pero, con una antigüedad promedio de 12.000 años, las muestras de Toxodon y Macrauchenia analizadas no han permitido por el momento a los investigadores obtener esa información.

“Sin embargo existe la posibilidad de analizar elementos moleculares más estables y resistentes, tales como el colágeno. A diferencia del ADN, el colágeno es una proteína caracterizada por constituir fibras y representa el componente más abundante de la piel y de los huesos, conformando casi un cuarto de las proteínas totales presentes en los mamíferos”, señala Gelfo.

Los resultados indican que al menos dos órdenes de ungulados están emparentados con el actual Perissodactyla

A partir de técnicas de cromatografía líquida y espectrometría de masas los investigadores pudieron analizar 48 muestras tomadas de Toxodon y Macrauchenia y recuperar, por primera vez, secuencias de colágeno Tipo I (existen distintos tipos de colágeno y el Tipo I, COL1, se encuentra en abundancia en la dermis, tendones, la dentina de los dientes, la córnea y en particular en los huesos).

Comparando las diferencias entre las secuencias de colágeno Tipo I de las especies fósiles y de los mamíferos conocidos, fue posible reconstruir cómo la misma se ha ido modificando a partir de un ancestro en común, y de este modo obtener una hipótesis sobre la historia evolutiva y las relaciones de parentesco entre estos grupos.

Emparentados con Perissodactyla

Los resultados de los análisis filogenéticos indicarían que al menos dos órdenes de ungulados nativos de América del Sur, los Notoungulata y los Litopterna, se encuentra muy cercanamente emparentados con el actual orden Perissodactyla, con quienes conforman un grupo al que se ha denominado Pan-Perissodactyla. Además “se puede inferir que el ancestro común entre estos grupos debió haberse diferenciado muy tempranamente, por ejemplo, en el Cretácico Tardío”.

Es muy probable que el ancestro de las órdenes Litopterna, Notoungulata y Perissodactyla, haya vivido en América del Norte, dando origen en Sudamérica al menos a las dos órdenes analizadas.

Las implicaciones de este primer trabajo son “enormes” desde el punto de vista metodológico, según Gelfo, ya que se abre la puerta a que otros grupos de investigación intenten aplicar estas técnicas a otros grupos de animales extintos.

Referencia bibliográfica

Welker, F., Collins, M. J., Thomas, J. A., Wadsley, M. y Brace, S. (2015). “Ancient proteins resolve the evolutionary history of Darwin’s South American ungulates”. Nature, doi:10.1038/nature14249

 

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Notoungulata and Litopterna of the Early Miocene Chucal ...

archive.org › ... › Biodiversity Heritage Library

This study describes the notoungulates and litopterns (endemic South American ungulates) from the Chucal Fauna of northern Chile. Eight species are known to ..

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Published by Malcolm Allison H malcolm.mallison@gmail.com - en FRONTERAS DE LA BIOLOGÍA
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  • : Ecología y sostenibilidad socioambiental, énfasis en conservación de ríos y ecosistemas, denuncia de impacto de megaproyectos. Todo esto es indesligable de la política y por ello esta también se observa. Ecology, social and environmental sustainability, emphasis on conservation of rivers and ecosystems, denounces impact of megaprojects. All this is inseparable from politics, for it, the politics is also evaluated.
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  • Biólogo desde hace más de treinta años, desde la época en que aún los biólogos no eran empleados de los abogados ambientalistas. Actualmente preocupado …alarmado en realidad, por el LESIVO TRATADO DE(DES)INTEGRACIÓN ENERGÉTICA CON BRASIL
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