La solución que Kingsley y la asociada al HHMI, Katie Peichel, encontraron fue centrarse en organismos que habían divergido recientemente en la evolución —tan recientemente que cualquier barrera de apareamiento se pudiera superar por medio de fertilización artificial—.

Después de una larga búsqueda, eligieron un pequeño pez llamado pez espinoso de tres espinas, que tiene una armadura temible hecha de placas óseas, muy parecidas a las de un armadillo. El pez espinoso de tres espinas necesita de esta armadura como protección contra los depredadores del océano, donde vive normalmente. Pero a menudo se reproduce en ríos y lagos de agua dulce, tan cerca como sea posible de Polo Norte porque le gusta el frío.

Cuando los glaciares se derritieron a finales de la última era de glaciaciones, se crearon miles de ríos y lagos nuevos, a lo largo de las costas de Norteamérica, de Europa y de Asia. Muchos de éstos fueron colonizados por los peces espinosos de tres espinas, los cuales entonces se encontraron con nuevos tipos de alimento y de depredadores en cada lago. "En los aproximadamente 10.000 años que transcurrieron desde entonces, esos peces espinosos experimentaron una adaptación dramática a cualquier medioambiente local que se encontrara en un determinado lago", dice Kingsley.

Es un evento muy reciente, enfatiza. "La población ancestral de los peces espinosos todavía nada en el océano con sus tres espinas prominentes en el lomo, pero en los distintos lagos cambió a distintos tipos de forma: peces espinosos gigantes, peces espinosos enanos, peces espinosos de dos espinas, peces espinosos sin espinas, peces espinosos con armaduras completas, con armaduras parciales y peces espinosos sin armadura. Es una variación de estructuras esqueléticas tan dramática que, de hecho, cuando los naturalistas descubrieron todos estos peces por primera vez, dijeron: 'parecen 40 especies de peces distintas', debido a los cambios esqueléticos tan obvios".

Más adelante, continúa Kingsley, los científicos se dieron cuenta de que todos estos peces seguían estando lo suficientemente relacionados como para producir descendientes fértiles. Algunos de los peces espinosos de diferente aspecto no se reproducen entre sí naturalmente, pero podían cruzarse por medio de fertilización artificial. "No hay incompatibilidad genética entre estos peces", explica. "Si se recogen espermatozoides y óvulos de dos peces espinosos que parecen muy diferentes uno del otro y se hace la fertilización artificial, se obtienen híbridos totalmente viables y fértiles. Entonces se puede hacer un análisis genético detallado con ellos".

Agrega que si se intentara hacer inseminación artificial con un murciélago y un caballo, por ejemplo, no funcionaría para nada. "Están demasiado alejados el uno del otro", dice. "El tiempo de divergencia es demasiado grande. No fue hace 10.000 años sino hace cerca de 65 millones de años que divergieron los mamíferos —después de que el meteorito cayó en la tierra—. Eso es una diferencia enorme.

"Pero todavía es posible adoptar una metodología genética formal para trabajar sobre las diferencias entre los peces espinosos, aunque las diferencias esqueléticas sean a menudo grandes. Quiero decir que se toma lo que podrían ser 40 placas de armaduras y se las convierte en cero placas de armaduras; es una diferencia tan grande como las muchas de las variaciones de formas que se pueden ver entre los distintos mamíferos".

El equipo de Kingsley todavía trabaja principalmente en la genética de ratón. No obstante, Kingsley y Katie Peichel han realizados varios viajes a los lagos de British Columbia, en Washington, y del norte de California para recoger muestras de peces espinosos interesantes. Crían a estos peces en tanques construidos en una cámara fría especial en el laboratorio.

"He aquí un ejemplo bonito", dice Kingsley, señalando un tanque. "¿Ve a ese pez en la parte de atrás con panza roja y costados azules? Ese es un macho con los colores de apareamiento. Se ha realizado una cantidad enorme de trabajo sobre el comportamiento de peces espinosos, particularmente por Nikko Tinbergen, ecologista danés que ganó un premio Nobel por su trabajo en 1973.

"Los peces espinosos tienen un ritual de apareamiento elaborado, y Tinbergen encontró una serie de señales visuales que activan cada paso. Vientres rojos en los machos, formas hinchadas en las hembras, danzas zigzagueantes y excursiones a los nidos, todos actúan como activadores del paso siguiente del comportamiento de apareamiento completo". Debido a este interés, que comenzó hace unos 40 o 50 años, muchos científicos han estudiado la ecología, la evolución y el comportamiento del pez espinoso, produciendo una bibliografía de más de 2.000 artículos. "Estamos intentando utilizar una nueva metodología genética—molecular con este organismo", dice Kingsley. "Hemos generado más de mil marcadores genéticos y hemos construido ya los primeros mapas de enlace de todo el genoma del pez espinoso. Ahora estamos utilizando estos mapas para estudiar los cambios genéticos que ocurrieron en los lagos.

"Cada lago es un único pequeño experimento evolutivo independiente, y muchas de estas características han evolucionado varias veces en distintos lagos. Así que podremos preguntarnos si hay sólo una forma de hacer que un pez luzca de una forma particular. ¿Los mismos genes están involucrados siempre? Esa es una pregunta muy importante para la biología evolutiva en general".

A largo plazo, Kingsley quisiera saber "qué clases de mutaciones tienen lugar y en qué genes, para crear las nuevas formas y comportamientos que vemos en las distintas especies.... En la última década hemos aprendido mucho sobre las vías que crean el tejido esquelético", dice. "Pienso que en la próxima década aprenderemos cómo hace la evolución para diseñar distintos organismos".

— Maya Pines

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La superficie inferior de color rojo brillante del pez espinoso macho (izquierda) muestra su impaciencia por aparearse al aproximarse a un pez espinoso hembra con tres espinas dorsales prominentes y una forma hinchada tentadora.

Foto: ©OSF/Animals Animals

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