CARLOS FERNANDO PRADA G.¹, MA. MAGDALENA E. DE POLANCO², MARINA ORDÓÑEZ V.³

¹Biólogo. Universidad del Tolima. Ibagué, Tolima, Colombia. E-mail: biofer@lycos.com

² Autor para correspondencia: Lie. Biología y Química. M. Se; Ph. D. en Genética. Laboratorio de Citogenética. Facultad de Ciencias, Universidad del Tolima. Altos de Santa Helena, Ibagué, Tolima, Colombia. E-mail: mmpol@eudoramail.com

El grupo repleta es uno de los más grandes del género Drosophila. Cuenta actualmente con 89 especies descritas y posiblemente existan otras formas aún sin describir. En la evolución cromosómica del grupo, se registran 300 inversiones, que han logrado mantenerse (Wasserman 1954,1982; Polanco 1999).

Las especies del grupo repleta son de gran importancia en los estudios de evolución, ya que aportan evidencia científica tangible de especiación en diversas poblaciones naturales. Un ejemplo de especiación en el grupo repleta es señalado por Ruiz y Wasserman (1993), quienes afirman que los tres enjambres del complejo buzzatii son alopátricos y que el enjambre stalkeri podría ser tanto, el más primitivo, como el más avanzado evolutivamente. Este hecho se puede corroborar con estudios citogenéti-cos, de biología molecular, morfológicos, ecológicos, o de aislamiento reproductivo, los cuales son comúnmente utilizados para determinar las relaciones filogenéticas entre las especies del grupo repleta y entre otros miembros del género Drosophila (Wasserman 1982).

El enjambre martensis está compuesto por cuatro especies: D. martensis (Wasserman 6e Wilson), D. uniseta (Wasserman, Koepfer Sí Ward), D. starmeri (Wasserman, Koepfer & Ward) y D. venezolana (Ruiz y Fontdevila).

Inicialmente se ubicó en el complejo mullen, pero ha sido trasladado por Ruiz y Wasserman (1993), al complejo buzzatii, que agrupa las especies de Suramérica, por no poseer la inversión 3a si no la 3r².

La evolución citológica del enjambre martensis sigue siendo en esencia la misma descrita por Wasserman y Koepfer (1979), la única diferencia radica en que en la evolución de la especie D. martensis hacia D. buzzatii (Fatterson Sí Wheeler), debe ser reversada. El ancestro del enjambre martensis debió haber presentado un alto polimorfismo que ha evolucionado en el presente a D. starmeri, el cual muestra una marcada diferenciación geográfica entre sus poblaciones. Las otras especies del enjambre emergieron de este ancestro fijando sus propias inversiones (Polanco 1998).

Se han realizado diversas investigaciones encaminadas hacia el esclarecimiento de los procesos evolutivos en el enjambre martensls, aprovechando las poblaciones naturales aisladas (costa norte colombiana y Desierto de la Tatacoa). Una de ellas es la de Castañeda (2000), quien realizó un análisis morfométrico para 8 caracteres. En este trabajo se afirma que entre las poblaciones de D. starmerí de Rosalía y las de la costa norte, existe una distancia genética, atribuida al obligado aislamiento geográfico y genético que se da entre ellas, lo que seguramente ha permitido que a lo largo del tiempo se vaya acumulando una gran cantidad de diferencias genéticas.

En el trabajo de Rojas (2001) se analiza el aislamiento reproductivo en especies del enjambre martensis (D. martensis, D, starmerí y D. uniseta) y se concluye de forma general que entre las poblaciones de la misma especie se alcanza un grado de divergencia genética representado en una disminución de los híbridos. Esta disminución es típica de poblaciones alopátricas, y aisladas como en el caso de la costa norte o la del Desierto de la Tatacoa. En contraste con lo anterior, cuando las poblaciones son relativamente aledañas como en el caso de Camarones y Santa Marta, no se observa una disminución en la productividad de los híbridos. Castañeda (2000) propone que aunque las poblaciones de la costa han presentado divergencia para algunos caracteres morfológicos, ésta parece no haber afectado la productividad de los híbridos provenientes de cruces interpoblacionales.

Estudios realizados a nivel citológico en D. starmerí, en Suramérica, han arrojado diferentes datos, como los presentados por Wasserman y Koepfer (1979), que plantean un cromosoma 2 hipotético 2abd²s⁶Px^<5y los arreglos 2abd²s⁶Px⁶z⁶y⁶a⁷c⁷y 2abd²s⁶Px⁶z⁶a⁷ como posibles polimorfismos. Ruiz y Fontdevila (1981) registran la presencia de dos razas de D. starmerí, a las que se les denominó Occidental y Oriental. Una de las razas posee las inversiones 2z⁶, 2V⁶, 2a⁷, 2t⁶, 2q⁹, Xs y Xy y está restringida a la región Occidental que incluiría las localidades de Sta. Rita y Riohacha, en Colombia, y Cata y Lagunillas en Venezuela. La inversión 2W⁶ se encuentra solamente en la raza Oriental, en la que se hallan las localidades de Zuata y Guaca en Venezuela.

Ruiz y Wasserman (1993) también señalan el arreglo 2abmnz⁷e² como el estándar y los arreglos 2e², 2Py 2z⁶ como posibles polimorfismos para D. starmerí.

Por otro lado, Polanco (1998) plantea una posible ruta filogenética para el cromosoma 2 estándar de D. martensis (el arreglo 2ABCDEFOabcd), de la población de Riohacha, que difiere de los arreglos propuestos por los autores Wasserman y Koepfer (1979), Ruiz y Fontdevila (1981) y Ruiz y Wasserman (1993).

Los sitios de muestreo fueron: Camarones en cercanías a la ciudad de Riohacha (La Guajira), Santa Marta (Magdalena), y Rosalía en el Desierto de la Tatacoa (Huila) (Fig. 1). Dichos sitios se seleccionaron con base en trabajos anteriores, en los que se ha detectado la presencia del enjambre martensis.

Las colectas se realizaron entre las 5:30-7:30 y 17:30-18:30 h. Una hora antes se colocaron las trampas para cebar las moscas, las cuales estaban compuestas de diversas frutas fermentadas. Posteriormente, se capturaron las moscas con una jama de nylon, se clasificaron y cultivaron en laboratorio.

Se realizaron cruces intraespecíficos, en los cuales se evidenciaron heterocariotipos, que constituyen un material ideal para verificar las filogenias ya que las zonas que comprenden los lazos (loops) permiten, en la mayoría de los casos, detectar los puntos críticos que revelan las roturas que dieron origen a los arreglos que los conforman (Polanco 1982). Estos cruces intraespecíficos se muestran con mayor detalle en la tabla 1.

Se disecaron las glándulas salivares de las larvas en tercer estadio, provenientes de los cultivos de D. starmeri y de ios híbridos intraespecíficos y se les adicionó una gota de carnoy (o solución fijadora) por 1 minuto. Para la población de D. starmeri de la Tatacoa, el carnoy, se preparó en una proporción de 3:1 de etanol, ácido acético. Para la población de D. starmeri, Santa Marta y Camarones y para todos los híbridos, se utilizó carnoy "modificado" en una proporción de 4:3:1 de agua, etanol y ácido acético, respectivamente. Para la tinción se utilizó acetorceína láctica por tres horas, posteriormente se cubrió el preparado y se realizó el aplastamiento con un golpe de martillo de reflejos.

Una vez obtenidas las placas, se tomaron diversas fotografías del cromosoma 2 de cada una de las poblaciones muestreadas (Polanco 1998), a partir de las mismas se hizo el bandeo y se obtuvieron los mapas, que sirvieron como patrones para establecer las secuencias de inversión de cada población. El patrón básico de bandeo utilizado fue el mapa fotográfico de D. repleta (Wollaston) de Polanco (1998), por ser esta la única especie monomórfica del grupo repleta.

Posteriormente, se realizaron comparaciones con las diferentes propuestas presentadas por otros autores, para verificar la concordancia.

Para la elaboración de los mapas se utilizaron un escáner ScanJet 6200C y el programa Adobe FotoDeluxe 2.0, que permitió intensificar los contrastes, ampliar varias veces determinadas zonas para facilitar el bandeo, modificar la posición de las imágenes, rotándolas en la dirección que se desea, adicionar la nomenclatura de bandeo y, finalmente, imprimirlas con un máximo de fidelidad, con la ayuda de una impresora láser.

Por último, se planteó la posible ruta filogenética del cromosoma 2 deD. starmeri por el método de las inversiones traslapadas (también llamadas complejas), el cual presenta una gran ventaja, pues se puede seguir el rastro que dejan las diferentes inversiones en un cromosoma determinado a lo largo de la evolución del mismo, y en consecuencia se puede postular una ruta filogenética en la que se evidencian las sucesivas reordenaciones, mas no la dirección de la evolución (Polanco 1998; Sturtevan y Dobzansky 1986; Ruiz et al. 1992).

El resultado del mapeo de D. starmeri muestra un homocariotipo igual para las tres poblaciones, observándose un heterocariotipo para la población de Santa Marta, la cual es polimórfica para las inversiones/' y e' (Figs. 2,3,4).

En los cromosomas 2 de los cruces híbridos A, a, B y b, se observó un heterocariotipo con 2 lazos. El mapeo de estos lazos da una secuencia que se repite en todos los cromosomas 2 híbridos para las dos zonas; determinándose, de forma exacta, los puntos de rotura de las inversiones. De acuerdo con esto, las secciones implicadas en estas dos inversiones son:

WW^Y ^D₅^F3^E5^E₆(Figs.5,6,7).

Las fórmulas de cada uno de los arreglos observados en los heterocariotipos híbridos A y B, son:

Tátacoa/Santa Marta-Camarones: B^CjC, C A /C^C^B, , D₅F₃E₅E₆ / E₆E₅F₃D₅.

En la comparación de los mapas de las tres poblaciones, con las secuencias estándar señaladas por Wasserman y Koepfer (1979), Ruiz y Fontdevila (1981) y Ruiz y Wasserman (1993), se evidencia una amplia diferencia, tanto con el arreglo estándar como en los polimorfismos observados en este estudio. El análisis realizado a la ruta filogenética del cromosoma 2 estándar de D. martensís registrada por Folanco (1998), muestra que la misma se ajusta bien a la filogenia del cromosoma 2 de D. starmeri y, teniendo en cuanta la cercanía evolutiva entre las dos especies, se ha tomado como base para proponer la evolución del cromosoma 2 en D. starmeri.

El cromosoma 2 estándar de D. starmeri propuesto en este trabajo, se originó por cuatro inversiones (a',b',c',yd')a partir del cromosoma 2 estándar de D. martensis propuesto por Polanco (1998) (Fig. 8).

La filogenia muestra que el arreglo estándar del cromosoma 2 de D. starmeri es 2ABCDEFGabcda 'b'c'd' y existen además, otros tres arreglos en el mismo cromosoma:

2ABCDEFGabcda'b'c'd'e', 2ABC DEFGabcda'b'c'd'e'f', 2ABCDEF G a b c d a'b'c'd'f.

Los cruces A y B (Tabla 1) muestran una posible divergencia a nivel cromosómico entre las poblaciones de la costa norte colombiana y la del Desierto de la Tatacoa, ya que en la descendencia híbrida se observaron lazos que evidencian el polimorfismo presente en el cromosoma 2.

Estos resultados concuerdan con los análisis morfológicos realizados por Castañeda (2000) y de aislamiento reproductivo realizado por Rojas (2001) en los cuales se manifiesta un grado de divergencia genética entre las poblaciones de la costa norte y de la Tatacoa. En las poblaciones de Santa Marta y Camarones no se observan diferencias a nivel cromosómico, lo cual es consistente con lo observado por Rojas (2001), aunque existe un grado de polimorfismo, señalado en diferentes investigaciones como las de Castañeda (2000), Sánchez (1987) y Hoenigsberg eí al. (1987).

-   Existe un grado de divergencia en las ordenaciones del cromosoma 2, en las poblaciones de la costa norte y el Desierto de la Tatacoa, representado en el arreglo estándar y tres inversiones diferentes.

-  La ruta filogenética nueva planteada para el cromosoma 2 de D. starmeri, de las poblaciones muestreadas, se deriva de la de Polanco (1998) por cuatro inversiones traslapadas.

-   Los resultados de los análisis cromosómicos son consistentes con los de Castañeda (2000) y Rojas (2001) y confir-

man la divergencia entre las poblaciones de los dos ecosistemas.

Los autores agradecen la colaboración y paciente revisión de la profesora Adriana P. Rojas. M. Se. de la Facultad de Ciencias de la Universidad del Tolima y la financiación de la investigación por parte del Comité Central de Investigaciones de la Universidad del Tolima y el Instituto de Genética de la Universidad de los Andes.

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Recibido: May. 15/ 2002 Aceptado: Ago. 11 / 2002