Exóticas criaturas marinas iluminan los albores del reino animal

Una de las transiciones más grandes en la historia de la vida ocurrió hace más de 600 millones de años, cuando un organismo unicelular dio origen a los primeros animales. Con sus cuerpos multicelulares, los animales han evolucionado en una vertiginosa variedad de formas, como ballenas de 200 toneladas, pájaros que se elevan seis millas en el cielo y compinches que se deslizan por las dunas del desierto.

Los científicos se han preguntado durante mucho tiempo cómo eran los primeros animales, incluidas preguntas sobre su anatomía y cómo encontraron comida. en Quédate Publicado el miércoles, los científicos han encontrado respuestas tentadoras en un grupo poco conocido de criaturas gelatinosas llamadas medusas peine. Si bien los primeros animales siguen siendo un misterio, los científicos han descubierto que las medusas peine pertenecen a la rama más profunda del árbol genealógico de los animales.

El debate sobre el origen de los animales lleva décadas. Al principio, los investigadores se basaron en gran medida en el registro fósil en busca de pistas. Los fósiles de animales específicos más antiguos datan de aproximadamente 580 millones de años, aunque algunos investigadores afirmaron haber encontrado uno aún más antiguo. En 2021, por ejemplo, Elizabeth Turner, paleontóloga canadiense, informó de un descubrimiento Fósiles de posibles esponjas de 890 millones de años.

Tiene sentido que las esponjas sean el animal más antiguo. Son criaturas simples, sin músculos ni sistema nervioso. Se anclan al fondo del océano, donde filtran el agua a través de un laberinto de poros, atrapando trozos de comida.

Las esponjas son tan simples, de hecho, que puede sorprender que sean animales, pero su estructura molecular revela su parentesco. Producen ciertas proteínas, como el colágeno, que solo producen los animales. Además, su ADN muestra que están más estrechamente relacionados con los animales que con otras formas de vida.

A partir de la década de 1990, cuando los científicos recolectaron ADN de más especies animales, intentaron trazar un mapa del árbol genealógico del animal. En algunos estudios, las esponjas terminaron en la rama más profunda del árbol. En este escenario, los animales desarrollaron un sistema nervioso solo después de que las esponjas se bifurcaran.

Pero a principios de la década de 2000, otros científicos llegaron a una conclusión sorprendentemente diferente. Descubrieron que la rama más profunda de la fauna eran los dulces de gelatina: criaturas delgadas y ovaladas que a menudo desarrollan una variedad distintiva de bandas iridiscentes que parpadean en la oscuridad de las profundidades del océano.

Muchos expertos se mostraron reacios a aceptar esta conclusión, ya que significaba que la evolución animal era más extraña de lo que creían. Por un lado, los geles para peinar no son tan simples como una esponja. Tienen un sistema nervioso: una red de neuronas que recorren su cuerpo y controlan sus músculos.

Para resolver el debate gelatina-peine-esponja, investigadores de todo el mundo recolectaron ADN de más especies de animales marinos. En lugar de observar genes individuales, los investigadores descubrieron cómo secuenciar el genoma completo.

Pero el torrente de nuevos datos no logró zanjar la polémica. Algunos científicos acabaron montando un árbol en el que la esponja era la rama más profunda, mientras que otros acabaron cortando el ctenóforo.

El nuevo estudio, publicado en la revista Nature, se basa en un nuevo método de uso del ADN para rastrear la evolución de los animales.

En estudios anteriores, los científicos observaron cómo aparecen mutaciones específicas en diferentes ramas de animales. Una mutación puede causar que una letra genética, conocida como la base, se transforme en una letra diferente. Esta mutación será luego heredada por los descendientes del animal.

Pero estas mutaciones pueden ser marcadores históricos poco fiables. La base podría cambiar de una letra a la siguiente y, millones de años después, volver a la letra original. Alternativamente, la misma base puede denotar la misma letra en dos linajes no relacionados. Este desarrollo paralelo crea la ilusión de que los dos linajes están estrechamente relacionados.

En el nuevo estudio, Darren Schultz, biólogo evolutivo de la Universidad de Viena, y sus colegas observaron un tipo diferente de cambio genético. En casos raros, una gran parte del ADN se cruza accidentalmente de un cromosoma a otro.

Es poco probable que los científicos se dejen engañar por una mutación tan grande. Las probabilidades de que exactamente la misma pieza de ADN se mueva exactamente a la misma ubicación por segunda vez son astronómicamente bajas. También es imposible que esa pieza regrese al lugar exacto de donde vino.

«Es evidencia directa de que algo sucedió», dijo el Dr. Schultz.

Su equipo rastreó los movimientos del material genético en los cromosomas de nueve animales, junto con tres parientes unicelulares de los animales. Encontraron varias piezas de ADN exactamente en el mismo lugar en los genomas de esponjas y otros animales. Pero estas piezas estaban en una posición diferente en las medusas peine y sus parientes animales unicelulares. Este descubrimiento llevó al Dr. Schultz y sus colegas a concluir que las medusas peine se separaron primero de otros animales.

«Es una nueva mirada con un nuevo enfoque del tema», dijo Antonis Rocas, biólogo evolutivo de la Universidad de Vanderbilt que no participó en el estudio.

En un estudio de 2021, el Dr. Rocas y sus colegas respaldaron el gel de peine. Dijo que el nuevo análisis proporcionó una fuerte confirmación.

“He aprendido a no decir que la controversia ha terminado”, dijo el Dr. Rocas. «Pero esto mueve la aguja».

El estudio plantea nuevas e intrigantes posibilidades sobre cómo podría haber sido el ancestro común de los animales vivos. Si las medusas peine, con su sistema nervioso y sus músculos, eran la rama más profunda del árbol animal, quizás los primeros animales no fueran simples ni esponjosos. También tenían sistemas nerviosos y músculos. Solo más tarde la esponja abandonó su sistema nervioso.

El Dr. Schultz advirtió en contra de considerar a las medusas peine como fósiles vivientes que no han cambiado desde los albores de los animales. «Algo vivo hoy no puede ser el antepasado de algo vivo hoy», dijo.

En cambio, los investigadores ahora buscan peinar las medusas para ver cuán similares y diferentes son sus sistemas nerviosos a los de otros animales. Recientemente, Mike Keitelman, biólogo celular de la Universidad de Oxford Brookes, y sus colegas congelaron larvas de medusas para que pudieran obtener una visión microscópica de su sistema nervioso. Lo que vieron los dejó confundidos.

En todo el reino animal, las neuronas suelen estar separadas entre sí por pequeños espacios llamados sinapsis. Pueden comunicarse a través de la brecha liberando químicos.

Pero cuando la Dra. Kettleman y sus colegas comenzaron a examinar las neuronas del gel metatarsiano, lucharon por encontrar las sinapsis entre las neuronas. «En ese momento, pensamos: ‘Esto es curioso'», dijo.

Al final, no pudieron encontrar ninguna sinapsis entre ellos. En cambio, el sistema nervioso metacarpofalángico forma una red continua.

Según la Dra. Kettleman y sus colegas Informé sus hallazgos el mes pasado., y especuló otra posibilidad para el origen de los animales. Las medusas peine pueden haber desarrollado su peculiar sistema nervioso independientemente de otros animales, utilizando algunos de los mismos componentes básicos.

La Dra. Kittelmann y sus colegas ahora están examinando otros tipos de gel de peine para ver si esta idea se sostiene. Pero nunca más se sorprenderán. «No debes asumir nada», dijo.