Revista CriAR (Bs. Aires, Argentina) 11:21-24 (2007).

DIVERSIDAD GENETICA Y SISTEMATICA EVOLUTIVA DE LA FAMILIA CHINCHILLIDAE

Angel Spotorno O., Ph.D. y Lic. Alejandro Veliz J. Laboratorio de Genómica Evolutiva, Programa de Genética Humana, ICBM,

Fac. Medicina, U. de Chile

Hace unos 20 millones de años, un grupo de roedores chinchíllidos de la Amazonia comenzó un largo viaje hacia el Sur del continente americano. A través de milenios, fueron produciendo diferentes especies a lo largo de los Andes, adaptadas a los nuevos ambientes secos originados por el levantamiento de esta enorme cordillera. Hoy viven allí por lo menos seis especies endémicas, las que constituyen la actual familia Chinchillidae. Recientemente hemos descrito sus secuencias de bases en el gen para citocromo b del ADN mitocondrial (Spotorno et al. 2004). Al compararlas por medio de métodos sistemáticos moleculares, es posible reconstruir la historia filogenética del grupo, y conocer algunos detalles del largo viaje de diversificación de los chinchíllidos. En general, esta nueva información resulta concordante con la sistemática clásica de Chinchillidae, aunque veremos que hay algunas novedades. A medida que transcurre el tiempo, esas memorias biológicas que son los genomas de los seres vivos van guardando las distintas mutaciones que se producen aquí y allá en forma natural. Esta nueva diversidad genética caracteriza así a cada linaje, ya que todos sus descendientes heredan una misma mutación; por ejemplo, el sitio 384 de las secuencias del gen cyt b (ver Fig. 1) caracteriza a los chinchíllidos, en que todos comparten una base C del ADN, contrastando con la base T de Dinomys, una especie de otra familia de roedores. Parecido es el caso de los sitios 391 y 394.

La acumulación de mutaciones es también proporcional al tiempo transcurrido desde el último ancestro común, en particular las llamadas mutaciones silenciosas, que no alteran el aminoácido respectivo. Este reloj molecular, calibrado con una estimación de tiempo independiente (Huchon y Douzery 2001), nos permite calcular las probables fechas de separación de las distintas ramas de chinchíllidos. Los genomas son, entonces, verdaderos documentos históricos, como los fósiles o las estructuras corporales, a partir de los cuales se pueden conocer los eventos de diversificación de un linaje, así como los de especiación o especialización a lo largo de su evolución. Al comparar los 503 pares de bases del gen para citocromo b en distintos chinchíllidos, y agruparlos según sus similitudes (ver Fig. 2), concluimos que todos comparten 4 mutaciones exclusivas, probablemente heredadas desde ese ancestro común que inició el viaje hacia el Sur. Atrás quedó su linaje hermano, el que dará origen a los roedores Dinomyidae, con una sola especie, Dinomys branicki, las pacaranas, que viven hoy en Colombia. El primer grupo de chinchíllidos que se diferenció hacia el Sur-Este fue el que, más tarde, dió origen al actual género Lagostomus, la vizcacha de las pampas. Su gran diferenciación morfológica y adaptación a la vida subterránea ha sido tradicionalmente reconocida en su clasificación dentro de la subfamilia Lagostominae. La alta diferenciación genética de los lagostominos, concretamente 32 mutaciones acumuladas en esta rama desde la formación de la familia hasta el presente, concuerdan con esa distinción taxonómica, y señalan su temprana separación de la subfamilia Chinchillinae hace unos 19 millones de años. La subfamilia Chinchillinae aparece molecularmente como un grupo compacto, bien definido por 13 mutaciones características, todas silenciosas. También comparten varias adaptaciones a los fríos y secos ambientes de los altos Andes, en especial un pelaje excepcionalmente fino y sedoso.

Hace unos 13 millones de años, se separó la rama de las chinchillas, claramente diferenciada por 12 mutaciones exclusivas, la mayoría silenciosas. Sin embargo, detectamos dos mutaciones en los sitios 127 y 387, donde se alteran los aminoácidos codificados. Este linaje originó por lo menos dos especies hace unos 6 millones de años. Primero, Chinchilla brevicaudata, la chinchilla de cola corta, cuerpo grande y orejas pequeñas, evidentes adaptaciones al helado Altiplano de Chile, Argentina y Bolivia; esta rama acumuló 8 mutaciones exclusivas (una de ellas aparece en la Fig. 1, en el sitio 399).

Hacia el Sur-Oeste de Sudamérica se diferenció también Chinchilla laniger, la chinchilla chilena, de cola larga, cuerpo pequeño y orejas grandes, que acumuló 10 mutaciones exclusivas desde su separación con C. brevicaudata. Esta gran diferencia genético-molecular entre ambas especies es concordante con sus evidentes diferencias morfológicas, así como con la esterilidad reportada para sus híbridos inter-específicos (Grau 1986).

La otra rama de Chinchillinae, la que dió origen al género Lagidium, las vizcachas de montaña, también se fue diferenciando a lo largo de las tierras altas de los Andes. Igual que por su morfología, este género se diferencia por 10 mutaciones exclusivas, 3 de ellas no silenciosas (en los sitios 19, 349 y 462). Las mayores sorpresas se producen con la naturaleza de los linajes que componen este género tan poco estudiado. Algunos autores sostienen que hoy existe una sola especie de Lagidium, L. viscacia; otros proponen que en realidad hay 3 especies: L. peruanum, L. viscacia y L. wolffsohni . Los datos moleculares mostraron grandes diferencias genéticas, de magnitudes similares o mayores a la descrita entre las especies de Chinchilla. Esto sugiere fuertemente que cada uno de los linajes de Lagidium aquí estudiados constituye entonces una especie diferente, lo que debe ser corroborado con estudios más detallados. El linaje más divergente resultó ser el más austral, con 7 mutaciones agregadas, casi todas silenciosas excepto en los sitios 38 y 61. Adicionalmente, L. boxi, la vizcacha anaranjada, se separó de L. wolffsohni (la vizcacha austral) hace unos 5 millones de años, acumulando 9 y 8 mutaciones exclusivas respectivamente, ambas con dos mutaciones no silenciosas. Estas dos especies viven hoy en la Patagonia de Argentina y Chile. Otro linaje de Lagidium se subdivide hace unos 5 millones de años. Origina primero a L. peruanum del extremo Norte de Chile y Sur del Perú, con 15 mutaciones exclusivas adicionales. Probablemente da origen después a L. viscacia de los Andes de Chile Central y Argentina, con 9 mutaciones exclusivas, una no silenciosa en el sitio 457. Y posteriormente se origina L. viscacia perlutea del Altiplano Sur de Chile y Argentina, con 6 mutaciones características agregadas. Finalmente, otro material de Lagidium sp. .Norte muestra 14 mutaciones características acumuladas. Este linaje parece haberse separado muy tempranamente, hace unos 9 millones de años. Esta posición basal concuerda con su actual distribución geográfica en los Andes, la más nortina del género y de la familia. En síntesis, los datos moleculares básicamente confirman la sistemática clásica propuesta para los grupos mayores de la familia Chinchillidae. Sin embargo, también documentan sus probables tiempos de origen, así como divergencias genéticas que son incompatibles con las hipótesis de sólo una, o incluso sólo tres especies en Lagidium.

En un próximo artículo analizaremos los datos moleculares respecto de la diversidad genética en ambas especies de Chinchilla y sus respectivos procesos de domesticación. Los datos utilizados en este trabajo fueron obtenidos por medio del Proyecto FONDECYT 198 1122, Chile.

BIBLIOGRAFIA

Spotorno, A., J. P. Valladares, J.C. Marin, R.E. Palma and C. Zuleta. (2004). Molecular divergence and

phylogenetic relationships among chinchillids (Rodentia, Chinchillidae). Journal of Mammalogy 85: 384-

388.

Huchon, D., and E. Douzery (2001). From the Old World to the New World: a molecular chronicle of the

phylogeny and biogeography of hystricognath rodents. Molecular Phylogenetics and Evolution 20:238--

251.

Figura 1. Secuencia de bases en los sitios 379 al 395 para el gen cyt b del ADN mitocondrial en 15 chinchíllidos y un grupo externo (Dinomys).

Figura 2. Arbol filogenético de Chinchillidae según análisis de las secuencias del gen para cyt b.

BIOLOGIA Y DIVERSIDAD GENETICA DE CHINCHILLAS SILVE STRES Y

DOMESTICAS Angel Spotorno O., Ph.D. y Lic. Alejandro Veliz J.

Laboratorio de Genómica Evolutiva, Programa de Genética Humana, ICBM, Fac. Medicina, U. de Chile

En su larga travesía de 13 millones de años por los Andes hacia el Sur de Sudamérica, las chinchillas fueron acumulando numerosas mutaciones en sus genomas. Algunas les permitieron desarrollar el finísimo pelaje que les caracteriza, y así adaptarse al congelante frío de los rigurosos ambientes de altura. Por tener este pelaje de clase mundial, las dos especies de chinchillas fueron cazadas hasta su cuasi extinción, y más tarde domesticadas y criadas en innumerables lugares del mundo. Después de documentar la historia filogenética de la familia Chinchillidae a través de las mutaciones analizadas en 554 pares de bases del gen para citocromo b del ADN mitocondrial (Spotorno y Veliz 2007), presentamos ahora un resumen de la biología de las chinchillas silvestres y domésticas, nuevos análisis de su diversidad genética, junto con nuevas observaciones de campo. Las chinchillas silvestres

Existen actualmente dos especies de chinchillas en estado silvestre. La chinchilla chilena o costina, científicamente llamada Chinchilla laniger (Molina, 1786), actualmente vive en dos lugares conocidos de Chile Central (ver Fig. 1). Habitualmente se la llamaba C. lanigera, pero el nombre colocado por el descriptor original no llevaba la letra a final. La otra especie silvestre es la chinchilla de cola corta, o Chinchilla chinchilla (Lichtenstein, 1830), de los altos Andes de Bolivia, Argentina y Chile. Durante muchos años se la conoció como C. brevicaudata, pero este nombre ha pasado a la lista de nombres no válidos. Algunos autores mencionan una tercera especie, la chinchilla real o boliviana, pero su existencia es dudosa, ya que hace más de cincuenta años que no se conoce de ninguna chinchilla silvestre en Bolivia.

La distribución natural descrita históricamente para la chinchilla chilena corresponde a la región centro-norte de Chile, en elevaciones que van desde los 400 a los 1650 metros (Fig. 1). Allí se presenta una estación seca prolongada desde Octubre hasta Abril, con suelos rocosos o arenosos en los que predomina una cierta vegetación de ambientes secos, como arbustos, hierbas y cactus dispersos, como se aprecia en la foto (Fig. 1, abajo). En este entorno, las chinchillas viven en cuevas entre o bajo las rocas. Su alimento consiste principalmente en hierbas y pastos, y no parecen consumir agua. Se ha reportado que estos roedores se dan baños periódicos de arena, que les ayudan a mantener la limpieza y fineza de su pelaje. Por esto, es frecuente encontrar un “baño” de arena de forma circular cerca de la entrada de sus cuevas (Fig. 2), el que revela su presencia y sus hábitos higiénicos ancestrales.

Como resultado de la intensa explotación de esta especie durante el siglo XIX, con el objeto de comercializar sus pieles, las poblaciones naturales de chinchilla chilena se fueron reduciendo a tal punto, que durante varias décadas no se observaron ni reportaron capturas. Se llegó a pensar que habían desaparecido. Sin embargo, en 1968 una voluntaria del Cuerpo de Paz llamada Connie Mohlis, contactó a un “chinchillero”, que la llevó a conocer algunas colonias cerca de Illapel. En 1988, gracias a los esfuerzos del Dr. Juan Grau, se estableció la Reserva Nacional Las Chinchillas en Aucó, Illapel, para

proteger a algunas de estas colonias remanentes, que se calcula alcanzan a menos de 10.000 individuos. Hoy esta Reserva es administrada por CONAF, la institución encargada de la vida silvestre en Chile. También hemos estudiado otra pequeña colonia no protegida en La Higuera, al norte de Coquimbo. El habitat de todas estas poblaciones no protegidas está en grave peligro, como se puede apreciar en la Figura 3, que muestra claramente el efecto del pastoreo en el borde no protegido de la Reserva.

De acuerdo al árbol filogenético obtenido a partir de las secuencias del gen para citocromo-b en el ADN mitocondrial (Spotorno y Véliz 2007), se puede estimar que la separación de las dos especies de chinchillas se produjo hace unos seis millones de años, como resultado de una dispersión Norte-Sur. La chinchilla chilena ancestral fue acumulando 12 mutaciones en ese gen (listadas en Fig. 4), de las cuales 3 son no silenciosas, es decir cambiaron los aminoácidos en la proteína citocromo b. Cuatro mutaciones adicionales son características de las poblaciones de Aucó, cuyos 5 individuos estudiados son casi totalmente idénticos. La población nortina de La Higuera parece ser genéticamente distinta, por sus dos o tres mutaciones exclusivas detectadas en un único individuo estudiado (el que fue devuelto a su habitat después de serle tomada una pequeña muestra de sangre).

La chinchilla de cola corta, C. chinchilla, ocupa un hábitat altiplánico extremadamente frío y seco, con una vegetación bastante escasa y poco nutritiva (Fig. 1, arriba). Los escasos datos disponibles indican poblaciones actuales pequeñas en sólo dos localidades estudiadas en la Región de Antofagasta, Chile. Hemos encontrado nueve mutaciones exclusivas en los genes de este linaje, todas silenciosas, además de otras dos, una no silenciosa en el sitio 533 (Fig. 3). Los cinco individuos estudiados apenas muestran una sola diferencia en este gen. Las chinchillas domésticas.

Los amerindios del actual Perú utilizaban la piel de chinchillas para fabricarse prendas de vestir, incluso antes de la llegada de los españoles a América. La primera referencia escrita que nos ha llegado de las chinchillas se debe a José de Acosta, que en 1591 la incluyó en su obra, Historia Natural y Moral de los Indios. La idea de establecer criaderos de chinchilla se menciona recién por primera vez en 1782, en la obra del jesuita chileno Juan Ignacio Molina, el mismo que describió originalmente la chinchilla chilena. Desde entonces, se hicieron varios intentos de crianza en ambas especies de chinchillas, que finalmente no prosperaron, hasta que en 1923 Mathias F. Chapman estableció un criadero en California, EEUU. Comenzó con 11 individuos silvestres de chinchilla chilena, ocho machos y tres hembras, los que fueron obtenidos en la región norte de Chile. Chapman consiguió reproducirlas adecuadamente. El éxito de este criadero fue tal, que actualmente se considera a Chapman como el principal precursor de la gran expansión que tuvo la chinchilla chilena en Estados Unidos y Canadá, y que luego permitió su distribución en criaderos de Europa y otras partes del mundo. Por esto, la chinchilla chilena es la especie más abundante en la industria actual de pieles de chinchilla.

Los datos genéticos indican claramente que todas las poblaciones domésticas parecen descender de una pequeña muestra particular, muy probablemente la fundadora usada por Chapman. En efecto, las secuencias de los cinco individuos domésticos estudiados comparten cuatro mutaciones exclusivas en los sitios 33, 85 (no silenciosa), 99, y 165 (Fig. 4), que no están presentes en ningún individuo silvestre, con la notable excepción de la mutación del sitio 63, que ahora tiene una Guanina (G) en todos ellos. Esta mutación la presenta también el único individuo silvestre de La Higuera. Salvo que se trate de un caso raro de mutación paralela, esto sugiere que la muestra de Chapman fue

colectada en el Norte de Chile, lo que concuerda con datos documentados de esas capturas.

Es posible que en las secuencias de otras colonias del mundo se detecten mutaciones de orígenes distintos. Hasta que esto se demuestre, permanece el hecho de que no parece haber habido introducción de genes nuevos en las poblaciones de criadero, y claramente ninguna variante de la chinchilla de cola corta. Finalmente, por las variadas mutaciones encontradas, las actuales poblaciones silvestres constituyen un reservorio notable de genes nuevos para las cepas domésticas, en el caso eventual de un desastre de uniformidad genética en ellas, como ocurrió con la pérdida casi total de las cosechas de papa en Irlanda en el siglo XVIII.

La chinchilla de cola corta también fue domesticada a comienzos del siglo XX, primero en el Norte de Chile, y después en el Norte de Argentina. Uno de los más destacados criaderos de C. chinchilla es el de Martin Nilsson, establecido en 1927 cerca de Abra Pampa, Jujuy, Argentina, más tarde adquirida por el Estado argentino, y desmantelado hace pocos años. De esta manera, el único criadero que permanece hasta hoy es el de Abaroa, en la ciudad de Calama, Chile. Cuando lo visitamos en 1998, conservaba casi un centenar de individuos, y pudimos tomar muestras de dos ejemplares. Aunque presentaban una diferencia genética entre ellos, eran prácticamente idénticas a las silvestres, y no tenían ninguna mutación exclusiva característica. Esto indica una evidente y preocupante homogeneidad genética no sólo en las colonias domésticas, sino en toda la especie en general. Diferencias genéticas entre chinchillas silvestres y domésticas A partir de las diferencias observadas entre las secuencias de 554 bases de las muestras de chinchillas silvestres y domésticas, podemos calcular y comparar sus grados de diversidad genética. La distancia promedio entre todas las 11 secuencias de chinchillas chilenas es de 7.93 nucleótidos diferentes, que es más del doble de las 3, 67 diferencias promedio encontradas entre las siete secuencias de chinchillas de cola corta. Por otra parte, el promedio de diferencias entre las seis chinchillas chilenas silvestres y las cinco de criadero es de 12,27 nucleótidos diferentes, mientras que en el caso de las chinchillas de cola corta, las cinco silvestres y las dos domésticas difieren en sólo 5 nucleótidos en promedio.

Aunque estas cifras deben considerarse provisorias por el bajo número de individuos estudiados, ellas claramente señalan la escasísima diversidad genética de las poblaciones de chinchillas de cola corta, el mamífero chileno con más alto riesgo de extinción. La situación de la chinchilla chilena es un poco mejor, aunque no demasiado, considerando que casi la mitad de sus poblaciones silvestres no están directamente protegidas. El uso de otros marcadores moleculares de evolución más rápida, la inclusión de especímenes más representativos de los genomas totales de ambas especies, y los análisis de viabilidad podrán precisar los tiempos de la casi segura extinción de ambas especies en la naturaleza, si es que persisten las actuales condiciones ya seculares de explotación, descuido y degradación de los ambientes en que viven estos hermosos mamíferos autóctonos de Sudamérica. Los datos utilizados en este trabajo fueron obtenidos por medio de los Proyectos FONDECYT 198 1122 y 596 0017, Chile.

BIBLIOGRAFÍA COMENTADA. Spotorno, A., y A. Véliz (2007). Diversidad genética y Sistemática evolutiva de la Familia

Chinchillidae. Revista CriAr, Buenos Aires, Argentina. Junio.

Spotorno, A; Zuleta, C.; Valladares, J. P.; Deane, A. and Jiménez, J. (2004). Chinchilla laniger . Mammalian Species Nº 758, pp. 1-9.

Esta reciente monografía resume casi todo el conoci miento científico que se dispone de la especie, listando casi un centenar ac tualizado de referencias.

Spotorno, A; J. P. Valladares, J. C. Marin, R. E. Palma and C. Zuleta. (2004). Molecular divergence and phylogenetic relationships among chinchillids (Rodentia, Chinchillidae). Journal of Mammalogy 85: 384-388.

Describe, compara e interpreta las variaciones en l as secuencias del gen para citocromo b en todas las especies conocidas de chin chíllidos, incluyendo datos de 18 chinchillas silvestres y domesticadas.

Bickel, E. (1987). Chinchilla Handbook. T. F. H. Publications, Neptune City, NJ, USA 224 páginas.

Uno de los mejores libros sobre chinchillas, espe cialmente en la parte histórica.

LEYENDAS DE FIGURAS

Figura 1. Distribución geográfica histórica de Chinchilla laniger y Chinchilla chinchilla (a fines del siglo XVIII), de poblaciones actuales (cuadrados y triángulos), y fotografías de la entrada a sus cuevas y habitats en Aucó y Llullaillaco respectivamente.

Figura 2. “Baño” de chinchilla chilena cerca de la entrada a una cueva en Aucó, Chile. Se observan también fecas frescas alargadas, de color obscuro. (Foto AS, 1998).

Figura 3. Borde de la Reserva Nacional Las Chinchillas, Aucó, Chile. A la derecha y arriba,

Reserva protegida por cercado; a la izquierda y abajo, área no protegida frecuentemente

visitada por caprinos. (Foto AS, 1998).

Figura 4. Árbol filogenético de poblaciones silvestres y domésticas de Chinchilla laniger

(11 individuos) y Chinchilla chinchilla (4 individuos), basado en el análisis de secuencias

de 554 pares de bases del gen para citocromo b del ADN mitocondrial.