¿Cómo eran los primeros animales?

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La Hormiphora californensis, llamada grosella espinosa de California, es un ctenóforo común en las aguas costeras de California. Los ctenóforos tienen ocho conjuntos de cilios que recorren su costado, que utilizan para propulsarse a través de los océanos en busca de alimento. Este espécimen fue observado en 2016 por el vehículo operado remotamente (ROV) del MBARI Doc Ricketts en el Cañón de Monterey a una profundidad de aproximadamente 280 metros. Crédito: Instituto de Investigación del Acuario de la Bahía de Monterey
La Hormiphora californensis, llamada grosella espinosa de California, es un ctenóforo común en las aguas costeras de California. Los ctenóforos tienen ocho conjuntos de cilios que recorren su costado, que utilizan para propulsarse a través de los océanos en busca de alimento. Este espécimen fue observado en 2016 por el vehículo operado remotamente (ROV) del MBARI Doc Ricketts en el Cañón de Monterey a una profundidad de aproximadamente 280 metros. Crédito: Instituto de Investigación del Acuario de la Bahía de Monterey

Los biólogos llevan más de un siglo buscando a los animales más primitivos, reduciendo las opciones a dos grupos: las esponjas y las medusas.

Las esponjas pasan toda su vida adulta filtrando el alimento del agua salada; y las medusas peine, feroces depredadores que surcan los océanos del mundo en busca de alimento.

Según un nuevo estudio, los ctenóforos fueron el primer linaje en ramificarse del árbol animal. Las esponjas fueron las siguientes, seguidas por la diversificación de todos los demás animales, incluido el origen humano.

Aunque el linaje de los ctenóforos divergió antes que el de las esponjas, ambos grupos de animales han seguido expandiéndose a partir de su ancestro común.

Sin embargo, los científicos evolucionistas creen que estas agrupaciones siguen compartiendo rasgos con los animales más primitivos y que investigar las ramas de estos primeros árboles de la vida animal nos ayudará a comprender cómo surgieron los animales y se desarrollaron hasta convertirse en la variedad de especies que vemos hoy en día.

"El antepasado común más reciente de todos los animales vivió probablemente hace 600 o 700 millones de años. Es difícil saber cómo eran porque eran animales de cuerpo blando y no dejaron un registro fósil directo. Pero podemos utilizar comparaciones entre animales vivos para aprender sobre nuestros antepasados comunes", afirma Daniel Rokhsar, profesor de Biología Molecular y Celular de la Universidad de California en Berkeley y coautor del artículo junto con Darrin Schultz y Oleg Simakov, de la Universidad de Viena.

El investigador afirmó: "Es emocionante: estamos mirando hacia atrás en el tiempo, donde no tenemos ninguna esperanza de conseguir fósiles, pero al comparar genomas, estamos aprendiendo sobre estos antepasados muy tempranos".

Comprender las relaciones entre linajes animales ayudará a los científicos a entender cómo evolucionaron características clave de la biología animal, como el sistema nervioso, los músculos y el tracto digestivo.

Hemos desarrollado una nueva forma de echar un vistazo, uno de los más profundos posibles, a los orígenes de la vida animal", afirma Schultz, autor principal y antiguo estudiante de postgrado de la UC Santa Cruz e investigador en el Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI), que ahora es investigador postdoctoral en la Universidad de Viena.

Este hallazgo sentará las bases para que la comunidad científica desarrolle una mejor comprensión de cómo han evolucionado los animales.

La mayoría de los animales conocidos, como gusanos, moscas, moluscos, estrellas de mar y vertebrados -incluidos los humanos- tienen un cerebro centralizado, un intestino que va de la boca al ano, músculos y otras características comunes que habían evolucionado en la época de la famosa "Explosión del Cámbrico", hace 500 millones de años. Estos animales se conocen como bilaterios.

Según Rokhsar, "tradicionalmente se ha considerado que las esponjas son la rama más antigua del árbol animal porque no tienen sistema nervioso ni músculos y se parecen un poco a las versiones coloniales de algunos protozoos unicelulares: Primero vinieron los protozoos unicelulares, y luego los consorcios multicelulares de este tipo de células evolucionaron como esponjas y se convirtieron en el ancestro de toda la diversidad animal actual. En este escenario, el linaje de las esponjas conserva muchas características del antepasado animal en la rama que conduce a todos los demás animales, incluidos nosotros. Se desarrollaron especializaciones que dieron lugar a neuronas, nervios, músculos, vísceras y todas esas cosas que conocemos y amamos como rasgos definitorios del resto de la vida animal. Las esponjas parecen primitivas porque carecen de esas características".

La secuenciación del ADN se ha utilizado para construir un árbol genealógico. Sin embargo, no ha logrado resolver la controversia sobre si las esponjas o las gelatinas peine fueron las primeras ramas del árbol animal.

En su opinión, "los resultados de los estudios basados en secuencias sofisticadas estaban divididos. Algunos investigadores realizaron análisis bien diseñados y concluyeron que las esponjas se ramificaron primero. Otros hicieron estudios igualmente complejos y justificables y obtuvieron ctenóforos. No ha habido convergencia hacia una respuesta definitiva".

En 2019, se descubrió una esponja bioluminiscente de aguas profundas. Como las esponjas carecen de nervios y músculos, históricamente se las ha considerado la rama superviviente más antigua del árbol animal.

Las medusas, las anémonas de mar, las esponjas y los ctenóforos carecen de muchas características bilaterianas, pero comparten los rasgos distintivos de la existencia animal.

Las relaciones evolutivas entre estas diversas criaturas han sido controvertidas debido a la profunda antigüedad de su divergencia.

Un nuevo estudio ha descubierto que las jaleas peine y los ctenóforos también tienen posibilidades de pertenecer al linaje animal más antiguo. Esto se debe a la estructuración de los genes en cromosomas, cada especie tiene un número cromosómico único y una distribución de genes a lo largo de los cromosomas. Esto demuestra que los primeros animales se originaron hace miles de millones de años a partir de protistas unicelulares.

El otro candidato a linaje animal más antiguo es el grupo de las medusas peine, animales populares en muchos acuarios. Aunque superficialmente se parecen a las medusas -a menudo tienen forma de campana, aunque con dos lóbulos, a diferencia de éstas, y suelen tener tentáculos-, sólo están lejanamente emparentados.

Mientras las medusas se deslizan por el agua, los ctenóforos se impulsan con ocho filas de cilios batientes dispuestos como peines a lo largo de sus costados. La grosella espinosa de 2,5 cm de diámetro es un ctenóforo frecuente en la costa de California.

El nuevo estudio se basó en un atributo inusual para determinar si las esponjas o los ctenóforos eran la rama más antigua de los animales: la disposición de los genes en cromosomas. Cada especie tiene un número de cromosomas distinto -los humanos tienen 23 pares- y otra distribución de genes a lo largo de los cromosomas.

Rokhsar, Simakov y otros habían demostrado anteriormente que los cromosomas de muchos invertebrados contienen conjuntos comparables de genes. Sin embargo, la estructura cromosómica de los ctenóforos era desconocida hasta 2021, cuando Schultz y sus coasesores identificaron la estructura cromosómica de la Hormiphora californensis.

Esto demostró que los ctenóforos y los no animales compartían combinaciones específicas de genes y cromosomas, mientras que los cromosomas de las esponjas y otros animales se reordenaban de forma diferente.

Bolinopsis microptera es un ctenóforo que ha compartido reordenamientos con animales no ctenóforos. Esto demuestra que los ctenóforos divergieron antes de los reordenamientos, aún presentes en los genomas animales cientos de millones de años después.

Fuentes, créditos y referencias:

Universidad de California - Berkeley - Darrin Schultz, Ancient gene linkages support ctenophores as sister to other animals, Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-05936-6. www.nature.com/articles/s41586-023-05936-6

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