Los primeros animales no fueron esponjas marinas sino los ctenóforos

Cuando el dibujante y maestro de biología marina Steve Hillenburg creó el personaje animado Bob Esponja en 1999 pudo haber optado por el lado equivocado de una de las controversias más largas en el campo de la biología evolutiva. Durante la última década, los zoólogos han estado luchando por la pregunta, "¿cuál es la rama más antigua del árbol de la familia animal?" ¿Fueron las esponjas, como lo habían pensado durante mucho tiempo, o fue un conjunto claramente distinto de criaturas, los delicados depredadores marinos llamados ctenóforos?

La respuesta a esta pregunta podría tener un impacto importante en el pensamiento de los científicos acerca de cómo evolucionó el sistema nervioso, el tracto digestivo y otros órganos básicos en animales modernos. Un equipo de biólogos evolutivos de la Universidad de Vanderbilt y de la Universidad de Wisconsin-Madison, en Estados Unidos, han ideado un nuevo enfoque diseñado específicamente para resolver problemas polémicos conflictivos sobre el árbol de la vida como éste.

El nuevo enfoque se reduce de lleno hacia el lado de los ctenóforos. El método y su aplicación a esta y otras 17 relaciones filogenéticas polémicas se detalla en la edición digital de este lunes de la revista 'Nature Ecology & Evolution' en un artículo titulado 'La resolución de relaciones contenciosas en estudios filogenómicos puede ser impulsada por uno o un puñado de genes'.

Durante casi un siglo, los científicos organizaron el árbol familiar animal basándose en gran parte en su juicio sobre la complejidad relativa de varios organismos. Debido a su simplicidad comparativa, se consideró que las esponjas eran los miembros más tempranos del linaje animal; pero este paradigma comenzó a cambiar cuando la revolución en genómica empezó a proporcionar grandes cantidades de información sobre el ADN de un número creciente de especies.

Los biólogos evolucionistas comenzaron a aplicar esta riqueza de información para refinar y redefinir las relaciones evolutivas, creando un nuevo campo llamado filogenómica. En la mayoría de los casos, los datos de ADN ayudaron a aclarar estas relaciones; pero en varios casos, dio lugar a controversias que se intensificaron a medida que se acumulaban más y más datos.

En 2008, uno de los primeros estudios filogenómicos señaló a los ctenóforos como los primeros miembros del reino animal, en lugar de las esponjas. Esto desencadenó una controversia en curso con el último asalta centrado en un estudio masivo publicado el mes pasado que arrojó una serie sin precedentes de datos genéticos para apoyar la posición de las esponjas como el primer animal en la rama.

LA CONCLUSIÓN DE LAS SEÑALES FILOGENÉTICAS

"El método actual que utilizan los científicos en los estudios filogenómicos consiste en recoger grandes cantidades de datos genéticos, analizar los datos, construir un conjunto de relaciones y luego argumentar que sus conclusiones son correctas debido a varias mejoras que han hecho en su análisis", explica Antonis Rokas, profesor de Ciencias Biológicas en Vanderbil, quien ideó el nuevo enfoque con el erudito postdoctoral de Vanderbilt Xing-Xing Shen y el profesor asistente Chris Todd Hittinger, de la Universidad de Wisconsin-Madison.

"Esto ha funcionado muy bien en el 95 por ciento de los casos, pero ha llevado a diferencias aparentemente irreconciliables en el restante 5 por ciento", señala. Rokas y sus colaboradores decidieron centrarse en 18 de estas polémicas relaciones (siete de animales, cinco de plantas y seis de hongos) en un intento de entender por qué los estudios han producido resultados tan fuertemente contradictorios. Para ello, compararon los genes individuales de los contendientes principales en cada relación.

"En estos análisis, sólo usamos genes que se comparten a través de todos los organismos --dice Rokas--. El truco es examinar las secuencias de genes de diferentes organismos para averiguar quiénes se identifican como sus parientes más cercanos. Cuando se mira un gen en particular en un organismo, vamos a llamarlo A, nos planteamos si está más estrechamente relacionado con su contraparte en el organismo B o en su contraparte en el organismo C y por cuánto".

Estos análisis suelen implicar cientos o miles de genes. Los investigadores determinaron cuánto apoyo proporciona cada gen a una hipótesis (ctenóforos) sobre otro (esponjas) y etiquetaron la diferencia resultante como una "señal filogenética". La hipótesis correcta es la que las señales filogenéticas de la mayoría de los genes favorecen consistentemente. De esta manera, determinaron que los ctenóforos tienen considerablemente más genes que apoyan su estado de "primero a divergir" en el linaje animal que las esponjas.

Otra relación contenciosa que los investigadores abordaron fue si el cocodrilo está más estrechamente relacionado con las aves o las tortugas y vieron que el 74 por ciento de los genes compartidos favorece la hipótesis que los cocodrilos y las tortugas son linajes hermanos mientras que las aves son primos cercanos.

"GENES FUERTEMENTE OBSTINADOS"

En el curso de su estudio, también descubrieron que en un número de casos polémicos uno o dos "genes fuertemente obstinados" entre todos los genes analizados parecen estar causando el problema porque los métodos estadísticos que los biólogos evolutivos han estado utilizando son altamente susceptibles a su influencia. En algunos casos, como las controversias sobre los orígenes de las plantas con flores y las aves modernas, determinaron que la eliminación de incluso un solo gen obstinado puede cambiar los resultados de un análisis de un candidato a otro.

En casos como este, los investigadores se vieron obligados a concluir que los datos disponibles eran insuficientes para apoyar una conclusión definitiva o indican que la diversificación ocurrió demasiado rápido para resolver. "Creemos que nuestro enfoque puede ayudar a resolver muchos de estos problemas de controversias de larga duración y elevar el juego de la reconstrucción filogenética a un nuevo nivel", concluye Rokas.