Secuencian el genoma de una araña endémica de las islas Canarias

UB/DICYT Un equipo investigador de la Facultad de Biología y del Instituto de Investigación de la Biodiversidad (IRBio) de la Universidad de Barcelona acaba de secuenciar el genoma de la araña Dysdera silvatica Schmidt 1981, una especie endémica que habita en los bosques de laurisilva de las islas de La Gomera, La Palma y El Hierro, en las Canarias. El nuevo trabajo revela la primera secuenciación del genoma de un artrópodo propio de las islas Canarias, un archipiélago con una rica biodiversidad en especies endémicas que se distribuyen por todo el territorio insular.

En el nuevo trabajo, publicado en la revista GigaScience, participan los expertos Julio Rozas, Miquel Arnedo, José Francisco Sánchez Herrero, Cristina Frías López, Paula Escuer, Silvia Hinojosa Álvarez y Alejandro Sánchez Gracia (UB-IRBio).

Dysdera silvatica: un voraz depredador en los bosques canarios de laurisilva

El género Dysdera, al que pertenece Dysdera silvatica, incluye más de 250 especies de arañas de distribución mayoritariamente mediterránea. Los archipiélagos de la Macaronesia representan el límite occidental de la distribución de este taxón, que ha alcanzado una significativa diversificación específica en las islas Canarias, donde se conocen actualmente cerca de cincuenta especies endémicas.

«Una de estas especies es Dysdera silvatica, integrada dentro de un linaje evolutivo que se ha convertido en uno de los principales depredadores —tanto en abundancia como en diversidad— de las redes tróficas de invertebrados terrestres insulares», detalla el profesor Miquel Arnedo, del Departamento de Biología Evolutiva, Ecología y Ciencias Ambientales de la Facultad de Biología y del Instituto de Investigación de la Biodiversidad de la UB (IRBio).

«La especie D. silvatica es un depredador generalista. Hay que tener en cuenta, sin embargo, que, a diferencia de otros grupos de arañas, el género Dysdera también incluye especialistas en la caza y el consumo de isópodos terrestres. Todas estas especies conviven en las islas Canarias, donde parece que la especialización trófica en estos crustáceos ha evolucionado diversas veces independientemente», añade Arnedo, que dirige el Grupo de Investigación en Sistemática y Evolución Zoológica de la UB.

La primera secuenciación de un genoma en la superfamilia Dysderoidea

Esta es la primera secuenciación del genoma nuclear y mitocondrial de una especie de la superfamilia Dysderoidea, y la segunda que se conoce dentro del grupo de las Synspermiata, uno de los principales linajes de arañas. En el caso de este grupo, la primera especie con información genómica disponible fue la araña violinista (Loxosceles reclusa Gertsch & Mulaik, 1940), una especie distribuida en el continente americano y bien conocida por su potente veneno necrótico.

Según las conclusiones del trabajo, el genoma de la especie D. silvatica es muy grande (1,7 giga pares de bases o Gbp) y presenta una alta complejidad, con una fracción enorme de secuencias genómicas repetitivas. Tal como señala el catedrático Julio Rozas (UB-IRBio), que ha codirigido el estudio junto con Alejandro Sánchez Gracia, «en el marco del trabajo se ha generado un ensamblaje de la secuencia genómica de unos 1,4 Gbp, de los que un 54 % está constituido por elementos repetitivos».

«Hemos identificado y caracterizado un total de 36.000 genes que codifican para proteínas», destaca Rozas, que es director del Grupo de Investigación de Genómica Evolutiva y Bioinformática en la Universidad de Barcelona, integrado en la plataforma Bioinformatics Barcelona (BIB).

La especie D. silvatica tiene un sistema de determinación del sexo de tipo XX-X0, por el que las hembras son diploides —es decir, presentan doble dotación cromosómica— y tienen seis pares de cromosomas no sexuales (autosomas) y la pareja de los cromosomas sexuales XX. En el caso de los machos, también hay seis pares de autosomas, aunque solo un cromosoma sexual X.

Técnicas de secuenciación de tercera generación para abordar un genoma complejo

El trabajo para secuenciar el genoma de la D. silvatica se inició hace cerca de cinco años mediante la aplicación de técnicas de secuenciación masiva de segunda generación (next generation sequencing, NGS) como la tecnología Illumina. Con este protocolo, se generaron unos mil millones de secuencias cortas (de 100 pares de bases) que todavía eran insuficientes para obtener un ensamblaje de calidad del complejo genoma de la especie.

Por ello, el equipo complementó los datos con técnicas de secuenciación de tercera generación (single molecule sequencing, SMS) de PacBio y Nanopore, «metodologías más costosas pero más efectivas para obtener secuencias del genoma mucho más largas, y facilitar un ensamblaje genómico de mayor calidad utilizando los denominados ensambladores híbridos, que combinan datos de la secuenciación obtenida a través de diversas tecnologías», detalla José Francisco Sánchez Herrero, miembro del Departamento de Genética, Microbiología y Estadística y del IRBio, y primer autor del artículo.

Ecología, evolución y comportamiento reproductivo

Desde una perspectiva global, el trabajo aporta nuevas perspectivas para conocer las bases genéticas del cambio ecofenotípico que se produce durante los fenómenos de radiación adaptativa a lo largo de la evolución biológica. En concreto, en el caso de los ejemplares del género Dysdera de las islas Canarias, la secuenciación del genoma de D. silvatica podrá aportar información muy valiosa sobre la arquitectura genética subyacente a los cambios fenotípicos y fisiológicos que se asocian tanto a la especialización trófica como a las adaptaciones al medio subterráneo, en un entorno natural donde algunas especies se han adaptado a vivir en los tubos volcánicos de manera exclusiva.

En el ámbito del comportamiento reproductivo, la familia Dysderidae incluye especies que muestran el mecanismo de selección femenina críptica, es decir, una estrategia reproductiva que consiste en la selección poscópula por parte de la hembra del esperma de un macho determinado para fecundar sus huevos. Esta selección se realiza mediante un complejo sistema de divertículos y glándulas asociadas a la vulva femenina. Conocer las características del genoma de una especie de esta familia podría contribuir a determinar en el futuro la base genética de este comportamiento, mediante el estudio comparativo de diversas regiones del genoma bajo constricciones selectivas diferentes entre sexos, y entre especies con distintas estrategias sexuales.

Finalmente, el trabajo proporciona unos recursos muy útiles para abordar estudios sobre otras cuestiones evolutivas y funcionales fundamentales, como el origen y la evolución de productos de interés médico o comercial producidos por las arañas (venenos, seda, etc.).