Genómica de lapas Scurria y su evolución en Chile

Estudio genómico de lapas Scurria revela mecanismos de especiación en la costa chilena y la adaptación de poblaciones ante el cambio ambiental en el Pacífico. La investigación, fundamentada en la resecuenciación de genomas completos, analiza cómo las barreras biogeográficas y los procesos de selección natural han moldeado la estructura genética de estos gasterópodos intermareales. Al centrarse en especies clave como Scurria scurra, S. araucana y S. ceciliana, el equipo científico ha logrado desentrañar la arquitectura de la divergencia en ambientes marinos altamente conectados. Este trabajo es fundamental para comprender la resiliencia de la biodiversidad costera frente a las fluctuaciones climáticas futuras, integrando datos de campo con análisis bioinformáticos avanzados para demostrar que la especiación no sigue un modelo único, sino un continuo de posibilidades evolutivas impulsadas por la adaptación local.

Un equipo de investigación logró descifrar cómo tres especies de lapas marinas del género Scurria han seguido rutas evolutivas divergentes a lo largo de la costa de Chile. El estudio, publicado recientemente en la revista científica Heredity, revela que la formación de especies en el océano no sigue un modelo único, sino que combina procesos de aislamiento geográfico con intercambio genético. Mediante el uso de datos de resecuenciación de genoma completo, se analizó exhaustivamente la arquitectura genómica de Scurria scurra, Scurria araucana y Scurria ceciliana. Los hallazgos muestran que la divergencia genética es notablemente heterogénea y que existen "islas genómicas" donde la selección natural actúa con mayor intensidad. Este trabajo desafía la visión tradicional de que la especiación requiere un aislamiento físico absoluto, demostrando que en entornos marinos conectados, la adaptación local a condiciones ambientales variables puede impulsar la diferenciación de poblaciones y la eventual aparición de nuevas especies marinas.

La investigación fue liderada por la bióloga Mg. Paulina Carimán Soto, investigadora del Instituto de Ciencias Ambientales y Evolutivas de la Universidad Austral de Chile (UACh). El equipo contó con la colaboración de destacados académicos como el Dr. Pablo Sáenz-Agudelo, la Dra. Marie-Laure Guillemin y la Dra. Emily C. Giles, además de estudiantes de postgrado y técnicos de diversas instituciones científicas. El proyecto se benefició de la infraestructura técnica de AUSTRAL-omics y el apoyo de núcleos milenio como MASH, NUTME y LiLi, reflejando un esfuerzo interdisciplinario en genómica evolutiva de alto impacto. Carimán Soto integró meticulosamente el trabajo de terreno, el análisis bioinformático y el laboratorio para desentrañar la historia evolutiva de estos gasterópodos. La colaboración internacional y nacional permitió el acceso a genomas ensamblados y anotaciones funcionales críticas para identificar con precisión los genes bajo selección. Este grupo de expertos ha logrado posicionar a la UACh como un referente en el estudio de la biodiversidad marina.

El estudio se centró en la vasta costa del Pacífico sur de Chile, un laboratorio natural caracterizado por marcadas transiciones biogeográficas de gran interés académico. Específicamente, se investigaron dos puntos críticos de ruptura: la zona centro-norte (30–34°S) y la zona sur (41–43°S). Estas regiones actúan como fronteras naturales debido a cambios significativos en los regímenes de surgencia costera, corrientes marinas y salinidad. Las muestras fueron recolectadas en sitios estratégicos que van desde Temblador (Coquimbo) en el norte hasta Magallanes en el extremo sur, abarcando diversas provincias biogeográficas definidas por Camus¹. En el norte, las especies Scurria scurra y Scurria araucana conviven en un ambiente de alta variabilidad térmica, mientras que en el sur, Scurria ceciliana habita áreas marcadas por la historia glacial y fuertes gradientes de salinidad en canales y fiordos. Estas condiciones ambientales proporcionan el escenario ideal para examinar cómo la selección natural moldea el genoma de los organismos intermareales.

Los ejemplares adultos utilizados para el análisis genómico fueron recolectados durante un periodo intensivo de trabajo de campo comprendido entre agosto de 2018 y febrero de 2020. Tras las fases de extracción de ADN y secuenciación masiva en plataformas DNBseq, el análisis de datos y la redacción del manuscrito se extendieron hasta su publicación oficial el 30 de julio de 2025 en la revista Heredity. Cabe destacar que el estudio también incorpora hallazgos previos sobre la historia glacial de la región, mencionando el impacto del Último Máximo Glacial ocurrido hace aproximadamente 20.000 años, el cual aisló poblaciones en refugios costeros. Las estimaciones de tiempos de divergencia indican que S. araucana comenzó su diferenciación hace unos 170.000 años, seguida de S. scurra hace 84.000 años y S. ceciliana hace 56.000 años. Este marco temporal permite a los investigadores situar los cambios genómicos dentro de un contexto geológico y climático dinámico que ha moldeado la biota marina actual.

Este hallazgo posee una relevancia científica profunda al demostrar que la evolución en el mar ocurre a lo largo de un complejo continuo de posibilidades genéticas. Al identificar genes específicos relacionados con el metabolismo de lípidos en las especies del norte y con la respuesta al estrés oxidativo en la especie del sur, el estudio proporciona pruebas tangibles de adaptación local. Comprender estos mecanismos es vital para predecir cómo las especies marinas podrán adaptarse a los cambios ambientales futuros derivados del calentamiento global y la alteración de los ecosistemas costeros. Además, la investigación resuelve debates históricos en la genética de poblaciones sobre si la especiación puede darse en presencia de flujo génico constante. Al confirmar que las barreras biogeográficas de Chile moldean activamente la biodiversidad, se sientan las bases para políticas de conservación más efectivas, basadas en el conocimiento de la integridad genómica y el potencial adaptativo de los organismos clave que regulan los ecosistemas intermareales rocosos.

Los resultados de esta investigación sirven para fortalecer los modelos de manejo de recursos marinos y conservación biológica en la costa chilena. Al conocer la estructura genética y las áreas de alta diferenciación de las lapas, se pueden identificar unidades evolutivamente significativas que requieren protección especial ante la alteración de los hábitats. Además, el estudio funciona como una guía metodológica para futuras investigaciones en organismos no modelo, demostrando la eficacia de la genómica de poblaciones para desentrañar procesos complejos en ambientes marinos. El conocimiento sobre la capacidad de recuperación y adaptación ante fluctuaciones de temperatura y salinidad permite a los científicos asesorar sobre la resiliencia de los ecosistemas frente a la crisis climática actual. Finalmente, la identificación de genes bajo selección positiva abre nuevas líneas de investigación en fisiología comparada, permitiendo entender cómo las herramientas genéticas permiten la supervivencia en condiciones extremas a lo largo de uno de los gradientes latitudinales más extensos del planeta.

El proceso científico implicó la resecuenciación de genomas completos de individuos de tres especies, comparando poblaciones situadas a ambos lados de barreras biogeográficas conocidas. Los investigadores filtraron datos masivos para identificar polimorfismos de un solo nucleótido (SNPs) y calcularon índices de diferenciación relativa (FST) y absoluta (DXY) en ventanas genómicas de 20 kb. Se compararon dos modelos evolutivos principales: divergencia con flujo génico y divergencia en alopatría (o aislamiento geográfico). Los resultados indicaron que en todas las especies predominó el modelo de alopatría, aunque Scurria ceciliana mostró una cantidad significativa de regiones con señales de flujo génico secundario tras periodos de aislamiento glacial. Se realizaron análisis de enriquecimiento funcional (Gene Ontology) para determinar la labor de los genes ubicados en estas "islas de divergencia". Además, se evaluó el desequilibrio de ligamiento para descartar que los patrones observados fueran efectos de baja recombinación local, confirmando que la selección natural ha sido un motor fundamental en la evolución.

Los autores principales enfatizan la complejidad de los procesos evolutivos detectados en la costa chilena y su singularidad biológica. Paulina Carimán, autora principal del estudio destaca que: "Encontramos que cada especie presenta un patrón de divergencia propio, con huellas de aislamiento y de intercambio genético. Esto demuestra que la evolución no sigue un único modelo, sino un continuo de posibilidades". Por su parte, los coautores destacan el rol de las fronteras naturales en la conformación de las especies marinas actuales. Pablo Sáenz-Agudelo, coautor del artículo indica que: "El trabajo confirma que los límites biogeográficos de Chile actúan como barreras naturales que moldean la evolución, pero también que el intercambio genético sigue siendo importante". Este trabajo es una contribución crucial para entender el paisaje genómico de la especiación en el mar, donde las barreras físicas suelen ser menos evidentes que en la tierra, resaltando la importancia de la selección divergente en la creación de barreras reproductivas funcionales.

Tras estos hallazgos, el equipo de investigación planea expandir el estudio para incluir un muestreo más denso a lo largo de las zonas de contacto entre especies. Un objetivo prioritario es profundizar en el análisis de reordenamientos cromosómicos, como las inversiones, que podrían estar facilitando la acumulación de diferencias genéticas al suprimir la recombinación en regiones clave del genoma. También es necesario investigar la introgresión reciente entre especies hermanas para entender cómo el intercambio genético actual influye en la integridad de las especies biológicas. Estudios futuros integrarán datos fisiológicos experimentales para corroborar si las variantes genéticas identificadas en genes de metabolismo y estrés efectivamente otorgan ventajas de supervivencia bajo condiciones controladas de laboratorio. Estos pasos son fundamentales para completar el rompecabezas de la especiación marina y consolidar el uso de la genómica como una herramienta predictiva ante los cambios globales que amenazan la biodiversidad costera en el Antropoceno², asegurando la preservación del patrimonio natural chileno.

En conclusión, la investigación liderada por la UACh sobre las lapas Scurria revela que la biodiversidad marina chilena es el resultado de una interacción dinámica entre el aislamiento glacial, las barreras biogeográficas y la selección natural persistente. El estudio demuestra que la divergencia genómica es específica de cada especie, reflejando adaptaciones únicas a gradientes de temperatura y recursos alimenticios como las macroalgas Lessonia y Durvillaea. Mientras que la alopatría ha sido el motor principal, la presencia de flujo génico en fases tempranas de especiación subraya la fluidez de la vida en el océano. Este trabajo no solo aporta datos valiosos sobre la historia de los gasterópodos intermareales, sino que también ofrece una perspectiva optimista sobre la capacidad de adaptación de las especies frente a futuros desafíos ecológicos. Al final, la genómica de las lapas chilenas nos recuerda que la evolución es un proceso continuo y multifacético, donde cada población guarda en su ADN las herramientas necesarias para enfrentar un mundo en constante transformación climática.

Equipo Investigadores

• Paulina Carimán

  • Instituto de Ciencias Ambientales y Evolutivas, Facultad de Ciencias, Universidad Austral de Chile

• Marie-Laure Guillemin

  • Instituto de Ciencias Ambientales y Evolutivas, Facultad de Ciencias, Universidad Austral de Chile
  • Núcleo Milenio MASH, Marine Agronomy of Seaweed Holobionts (MASH)
  • Centro FONDAP de Investigación de Ecosistemas Marinos de Altas Latitudes (IDEAL)

• Emily C. Giles

  • Instituto de Ciencias Ambientales y Evolutivas, Facultad de Ciencias, Universidad Austral de Chile
  • Programa Doctorado en Ciencias, mención Ecología y Evolución, Facultad de Ciencias, Universidad Austral de Chile
  • Biosecurity Group, Cawthron Institute, Nelson

• Gabriela Narváez

  • Instituto de Ciencias Ambientales y Evolutivas, Facultad de Ciencias, Universidad Austral de Chile
  • Programa Doctorado en Ciencias, mención Ecología y Evolución, Facultad de Ciencias, Universidad Austral de Chile
  • Millenium Nucleus of Patagonian Limit of Life (LiLi)
  • Millennium Institute Center for Genome Regulation (CRG)
  • Millennium Institute Biodiversity of Antarctic and Subantarctic Ecosystems (BASE)

• Ana V. Suescún

  • AUSTRAL-omics, Vicerrectoría de Investigación, Desarrollo y Creación Artística, Universidad Austral de Chile

• Pablo Sáenz-Agudelo

  • Instituto de Ciencias Ambientales y Evolutivas, Facultad de Ciencias, Universidad Austral de Chile
  • Biosecurity Group, Cawthron Institute, Nelson
  • Millenium Nucleus for Ecology and Conservation of Temperate Mesophotic Reefs (NUTME)

Notas a pie de página

• [1] Camus PA (2001) Biogeografía marina de Chile continental. Rev Chil Hist Nat 74(3):587–617. https://doi.org/10.4067/S0716-078X2001000300008 ↩ Volver ↑↑
• [2] La palabra Antropoceno describe los profundos cambios en la Tierra debidos a la actividad humana en las últimas décadas, un concepto que nace de la geología pero que se ha ido extendiendo a otras áreas y que genera controversia dentro de la ciencia. Science Media Centre España ↩ Volver ↑↑