Un rescat genètic ocorregut fa 70 milions d'anys va permetre al bacallà escapar de l'extinció i conquerir l'Atlàntic nord

Un nou estudi publicat a la prestigiosa revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) —liderat per l’Institut de Ciències del Mar (ICM-CSIC) i l’Institut de Biotecnologia i de Biomedicina de la Universitat Autònoma de Barcelona (IBB-UAB), juntament amb la Universitat de Bergen (Noruega)— ha revelat que el bacallà i els seus parents de l’ordre dels gadiformes (com el lluç) van perdre gens essencials per a la flotabilitat dels ous i la supervivència dels seus embrions. Tanmateix, van aconseguir sobreviure incorporant-hi un mecanisme genètic que els peixos d’aigua dolça fan servir habitualment per a l’ovulació.

El paper clau de la hidratació i la flotabilitat dels ous

Per a l’elaboració de l’estudi, l’equip va estudiar com suren els ous de bacallà en la columna d’aigua, en la qual els corrents oceànics els transporten a distàncies considerables. Aquest treball confirma que els orígens de moltes poblacions de peixos marins estan estretament connectats amb els processos físics i biològics de l’oceà.

La raó per la qual els ous suren és que, a diferència dels d’aigua dolça, els ous de peixos marins absorbeixen un volum massiu d’aigua (més del 90 %) durant les etapes finals del desenvolupament, la qual cosa els fa menys densos que l’aigua de mar. El procés equival a inflar una armilla salvavides just abans que s’alliberi l’ou. Sense aquesta aportació massiva d’aigua, els ous es comportarien com pedres i s’enfonsarien cap a profunditats incompatibles amb la supervivència. En conseqüència, qualsevol fallada en aquest procés a escala poblacional representa una amenaça existencial per al llinatge, ja que li impediria completar el cicle de vida.

Aquest error genètic és precisament el que va patir l’ancestre del bacallà: la pèrdua dels gens que codifiquen els canals d’aigua (les aquaporines aqp1ab1 i aqp1ab2), encarregats de regular la hidratació de l’ou en la resta dels peixos marins que produeixen ous flotants. Les aquaporines són proteïnes que s’integren en la membrana cel·lular o que se’n retiren per regular el flux hídric. Perquè l’aigua hi flueixi, la concentració de soluts dissolts ha de ser més alta en un dels costats de la membrana. Els ovòcits dels peixos aconsegueixen aquest efecte degradant les proteïnes del vitel en els seus components bàsics (aminoàcids lliures).

Aquesta acumulació d’aminoàcids genera el gradient de concentració necessari per a l’entrada d’aigua a l’ovòcit, un tret genètic que els científics van comprovar que encara es conserva en el bacallà. Sorprenentment, els ous del bacallà de l’Atlàntic registren un contingut d’aigua d’entre el 93 % i el 97 % —un dels més alts entre els peixos marins—, la qual cosa els permet surar fins i tot en aigües de baixa salinitat com les del mar Bàltic. Com que els faltaven els gens de tipus aqp1ab, que permeten aquesta hidratació en altres espècies, resultava inexplicable com podien aconseguir-ho.

Més paradoxal encara és que els ous de bacallà s’hidraten diverses vegades al llarg d’una mateixa temporada de fresa, a una velocitat gairebé 20 vegades superior a la de la difusió passiva d’aigua. L’enorme volum d’ous alliberats forma la base d’una població sostenible, com ara la de l’Atlàntic nord-occidental, que va col·lapsar de manera dràstica per la sobrepesca i la mala gestió. Per tant, entendre les peculiaritats del sistema reproductiu del bacallà i el seu èxit evolutiu en els oceans ha constituït un repte fonamental per a la comunitat científica.

La reutilització gènica funcional com a solució

Per resoldre aquesta paradoxa, l’equip va buscar altres gens en espècies d’aigua dolça i marines emparentades amb el bacallà que haguessin pogut assumir la funció d’hidratar l’ou durant la seva formació. Això va permetre identificar un canal d’aigua diferent, de tipus aqp4, codificat per un gen ubicat en el mateix cromosoma en el qual s’havien perdut els gens que codificaven els canals aqp1ab originals.

Els resultats van demostrar que les espècies primitives d’aigua dolça utilitzen el canal aqp4 per facilitar l’ovulació, procés en el qual els ovòcits madurs s’alliberen dels fol·licles ovàrics com a ous no fertilitzats. En aquests peixos, el canal aqp4 s’insereix en la membrana externa de l’ovòcit durant la maduració meiòtica per permetre una petita entrada d’aigua. Això fa que l’ovòcit s’infli lleugerament, trencant les cèl·lules fol·liculars circumdants per alliberar l’ou. El paper de l’aqp4 en aquest procés es va confirmar utilitzant un inhibidor específic del canal, el qual bloqueja completament l’ovulació.

No obstant això, els investigadors van descobrir que, a diferència d’altres espècies marines, en el bacallà de l’Atlàntic el canal aqp4 també es localitza en la membrana externa de l’ovòcit, i que la seva inhibició bloqueja la hidratació massiva prèvia a l’ovulació. En conseqüència, aquests estudis demostren que el bacallà va sobreviure a l’extinció mitjançant un mecanisme de reutilització genètica funcional de les vies ovulatòries de peixos ancestrals d’aigua dolça per aconseguir la hidratació dels seus ous marins. Basant-se en el fet que altres gadiformes emparentats amb el bacallà encara conserven gens del tipus aqp1ab, els autors estimen que aquest esdeveniment evolutiu va tenir lloc fa entre 60 i 84 milions d’anys.

«Descobrir que el bacallà ha perdut els canals d’aigua convencionals que utilitza la pràctica totalitat de la resta dels peixos marins va ser un autèntic enigma», afirma Joan Cerdà, investigador de l’ICM-CSIC i de l’IBB-UAB. «El que ens va fascinar va ser descobrir com l’evolució va recalibrar un canal completament diferent —emprat originalment només per a l’ovulació en avantpassats d’aigua dolça— i el va adaptar per a la hidratació massiva de l’ovòcit, amb la qual cosa es va assegurar la flotabilitat de l’ou a l’oceà. Aquesta troballa demostra l’extraordinària flexibilitat dels mecanismes genètics davant de situacions límit en l’evolució».

«Sense aquest antic ajust molecular produït fa uns 70 milions d’anys, el bacallà tal com el coneixem actualment simplement no existiria i, com a resultat, l’exploració europea, la colonització d’Amèrica del Nord i l’auge del comerç transatlàntic en els últims mil anys haurien seguit un curs molt diferent», conclou Roderick Nigel Finn, investigador de la Universitat de Bergen. «Comprendre aquests mecanismes reproductius fonamentals no tracta només de desvelar l’evolució passada; ens ofereix claus vitals sobre com les espècies marines més importants responen i s’adapten a les transformacions actuals de l’oceà».

Article de referència: Rey-Alfonso A., Yilmaz O., Chauvigné F., Finn R.N., Cerdà J. (2026) Codfishes survived essential gene loss by functionally co-opting freshwater ovulatory pathways to marine egg hydration. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 123(45):e2626713123. https://doi.org/10.1073/pnas.2626713123