Pez en México ofrece rara oportunidad de ver el proceso de evolución, mientras ocurre

México, D.F., a 18 de marzo de 2016.- En el pueblo de Tapijulapa, Tabasco, muy cerca de Chiapas, se encuentra la Cueva del Azufre. Alrededor de esta cueva de aguas sulfurosas, a la que no llega la luz del sol, hay un sistema de arroyos con distintas concentraciones de ácido sulfhídrico. Ese es el hábitat de la topota, un pez extremófilo en proceso de especiación que puede vivir en aguas que para otros son tóxicas.

Mientras que en los sistemas de agua fresca cerca de Tapijulapa hay más de 30 tipos de peces, en los arroyos de aguas sulfhídricas solo se encuentra la topota. De la Cueva de Azufre, también conocida como Cueva de Villa Luz, surgen varios sistemas hídricos, y de estos, cada arroyo tiene una concentración distinta de ácido sulfhídrico, siendo cada uno el hogar de una población distinta de topotas que se han adaptado a las condiciones específicas de su ambiente.

Para Joanna Kelley, genetista de la Escuela de Ciencias Biológicas de la Universidad del Estado de Washington, EE. UU., estas condiciones ofrecían “un experimento natural que permitiría responder las preguntas sobre la base genómica de la adaptación”. Por ello, Kelley y sus colegas de la Universidad del Estado de Kansas, de la Universidad de Stanford y la Universidad Juárez Autónoma de Tabasco se propusieron encontrar el mecanismo genético por el cual este pez es capaz de sobrevivir en ambientes extremos.

Evolución en acción

Descrita por Franz Steindachner en 1863,  la topota (Poecilia mexicana) suele medir poco más de tres centímetros de largo y es un pez común en la parte oriental de América Central; suele vivir en aguas poco profundas, dulces o salobres, de ríos y lagunas. Quizás este pez hasta se encuentre en su pecera: la Poecilia mexicana se puede encontrar fácilmente en acuarios, ya que se adapta a distintos entornos y presenta distintas coloraciones; de hecho Poecilia viene de la palabra griega poikilos, que significa “con muchos colores”.

Fue su versatilidad la que permitió que un grupo de topotas se adaptara a vivir en las aguas sulfurosas de la oscura Cueva del Azufre, evolucionando hasta convertirse en otra especie: la topota del azufre (Poecilia sulphuraria). Descrita por primera vez en 1948 por José Álvarez del Villar, es una topota pequeña y plateada, con cabeza y ojos grandes. Esta especie endémica está clasificada como “críticamente amenazada” por la Unión Internacional por la Conservación de la Naturaleza (UICN), ya que habita un área muy pequeña –tan solo la Cueva del Azufre– y la calidad de su hábitat se ve afectada por el impacto de la ganadería.

Sin embargo,  en los arroyos cercanos a la cueva, otras poblaciones de topotas han ido adaptándose para poder vivir en esos entornos hostiles, pero aún no han alcanzado el grado de especiación de la Poecilia sulphuraria: siguen siendo especies de Poecilia mexicana, ideales para ver el proceso de evolución, mientras ocurre.

En su estudio, los científicos analizaron los genes de tres grupos de peces que habitan en tres sistemas de arroyos distintos, con distintas concentraciones de ácido sulfhídrico. Según los resultados, publicados en Molecular Biology and Evolution, el mecanismo de adaptación al entorno se da a través de un puñado de genes que permiten metabolizar el ácido sulfhídrico, y que en unos casos pueden no estar expresados, en otros sí lo están y en otros se encuentran sobre-expresados.

La expresión de los genes que permiten metabolizar el ácido sulfhídrico varía de una población a otra, ya que cada una está evolucionando de manera independiente. Por ejemplo, la población más antigua, y que por tanto ha tenido más tiempo para adaptarse a estas condiciones presenta un 2.5 por ciento de sus genes sobre-expresados, mientras que las poblaciones más nuevas a los arroyos sulfurosos presentan solo un 0.9 por ciento de genes sobre-expresados.

“Las poblaciones de topotas (Poecilia mexicana), tanto las que viven en agua dulce como en agua con ácido sulfúrico tienen el mismo genoma, tienen los mismos genes. Pero en el caso de los que se han adaptado al ambiente con azufre, ciertos genes que están programados para oxidar el ácido sulfhídrico se activan, lo que permite que el ácido sulfhídrico no sea tóxico para el pez, y permite que lo elimine a través de la cadena respiratoria en la mitocondria”, afirma Lenin Arias, de la División Académica de Ciencias Biológicas de la Universidad Juárez Autónoma de Tabasco y coautor del estudio.

“A nivel ecológico es [un hallazgo] importante porque de este modo se confirma que hay barreras de tipo geoquímico que permiten la separación de poblaciones, y, a lo largo del tiempo, da la posibilidad de que se formen nuevas especies, adaptadas a estas condiciones extremas”, agrega Arias.

En estos momentos el grupo de investigación de Kelley se encuentra estudiando de qué modo las topotas en estos arroyos sulfurosos se deshacen de los residuos del ácido tóxico: buscan determinar si lo excretan, o si lo acumulan en su cuerpo. “Una vez que lo han metabolizado de manera que no les es tóxico, queremos saber qué hacen con este sulfuro”, dice Kelley.