Recientemente fue publicado en la revista “Science” el artículo “High level of novelty under the hood of convergent evolution”, fruto del arduo trabajo de un equipo de investigadores comandado por el doctor Riccardo Papa —profesor de biología de la Universidad de Puerto Rico, Recinto de Río Piedras— y que incluye a Steven M. Van Belleghem (postdoctorado), Carolina Concha (postdoctorado), Angelo A. Ruggieri (PhD estudiante del laboratorio del Dr. Papa), Edgardo Santiago Rivera (estudiante de maestría, egresado del laboratorio de Papa), Silvia Planas (Técnico SGF) y Yadira Ortiz-Ruiz (Técnico de laboratorio del laboratorio del Dr. Papa). Todos los estudiantes son parte del Departamento de Biología de la UPR de Rio Piedras.
Este artículo —muy novedoso y que propone conceptos que nunca antes se habían dicho, de lo contrario no se publicaría en “”Science”— demuestra por primera vez que la homología a nivel de rasgos morfológicos se ha simplificado en exceso y que, si se observa detenidamente la arquitectura molecular de la parte funcional del genoma que regula la expresión génica (epigenética) sobre el desarrollo, se encontrará que rasgos similares son en realidad muy diferentes o divergentes. Este estudio muestra patrones evolutivos a gran escala que describen recientemente el mapa de genotipo a fenotipo en el desarrollo. El trabajo demuestra que mientras el desarrollo se trata de editar genes en el espacio y el tiempo, la evolución puede recrear morfologías idénticas en linajes completamente distintos con arquitecturas reguladoras alternativas.
“Esto nos dice claramente que la evolución no es determinista sino que permite recrear rasgos idénticos de formas muy distintas”, explica el doctor Papa. Ahora podemos decir con certeza que distintas especies de mariposas separadas por 11 millones de años de divergencia lograron patrones de color de alas idénticos al usar el mismo conjunto de genes en formas alternativas en diferentes tiempos y espacios.
“Este es un descubrimiento importante, ya que implica que hay infinitas posibilidades para que la vida produzca resultados idénticos y no se limita a una forma única de crear soluciones similares. Tales hallazgos generales dan una interpretación muy diferente y novedosa de las similitudes biológicas de las estructuras homólogas, ya que pueden tener una arquitectura epigenómica muy distinta bajo una aparente similitud morfológica”.
El Dr. Papa añade que “esto también tiene fuertes implicaciones para la investigación médica, ya que sugiere tener mucho cuidado al comparar la arquitectura molecular de dos caracteres o tejidos similares en organismos distintos”.
“Después de todo —señala— en la historia evolutiva de cada especie, sus genomas relativos se expanden, contraen, mutan y reorganizan de formas muy singulares que implican una fuerte deriva en el nivel de desarrollo. Nuestros resultados representan la evolución de una manera novedosa y explican la lógica que se esconde detrás de la increíble biodiversidad que observamos en el mundo. Este es un mensaje de esperanza que sugiere que la naturaleza y la evolución pueden generar formas de vida en infinitas formas posibles. La belleza de la vida y su manifestación están libres de restricciones extremas”.
Este proyecto ha sido posible a una subvención de $4 millones obtenida por el Dr. Papa y su equipo en el año 2018, de parte de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF, por sus siglas en inglés). La propuesta —en la que el Dr. Papa es el investigador principal— se denomina “Lógica genómica subyacente a la divergencia morfológica adaptativa”, y se lleva a cabo en mariposas, ya que son insectos con una gran diversidad de fenotipos, mayormente con mariposas tropicales de los géneros Heliconius, que include también la mariposa zebra (Heliconius charithonia) de Puerto Rico. Asimismo, se contó con el apoyo para este proyecto del Puerto Rico Science, Technology & Research Triust y el NIH PRINBRE.
“Este trabajo representa el esfuerzo de muchos estudiantes del departamento de Biología de la UPR en Rio Piedras y demuestra que en Puerto Rico y en la UPR tiene programa de excelencia y que producimos ciencia de muy alto impacto y calidad a pesar de todos los desafíos”, asevera el Dr. Papa. “Es importante que el pueblo de Puerto Rico pueda estar informado sobre logros como éste, ya que es la universidad pública del país”.