SORPRESAS EVOLUTIVAS

EL ARBOL DE LA VIDA SIGUE EVOLUCIONANDO

El Dr. Casey Dunn, ha reclamado a la naturaleza como investigador, su parte de animales extraños. Ha dragado todo lo que había en torno a los muelles en Waikiki. Y ha buceado recogiendo pequeñas muestras de barro, en búsqueda de extrañas y espinosas criaturas como las kinorhynchs que son más pequeñas que un grano de arena.
Dunn, es un biólogo en la Universidad Brown, que sale a la caza de animales raros para conseguir su ADN. El registro que se halla oculto en sus genes y que refleja la historia de todo el reino animal desde aproximadamente 700 millones de años hasta hoy, así como su cambio evolutivo.
Mediante el análisis del ADN de docenas de diferentes tipos de animales, él y sus colegas han hecho algunos descubrimientos sorprendentes sobre la evolución animal. Por un lado, el ancestro común de todos los animales vivos puede haber sido más complicado de lo que se pensaba.
Aunque los científicos habían estado analizando el ADN desde hace unas décadas, este trabajo es diferente. En lugar de comparar un fragmento de un solo gen, como se habría hecho hace 10 años, Dunn y sus colegas pueden hoy buscar a través de todo el ADN de un animal, en la totalidad de su genoma.
La joven ciencia de la Genómica comparativa, está teniendo un enorme impacto en la biología, y ayuda a los científicos a responder a muchas de las mas profundas preguntas de las ciencias. Promete, por ejemplo, arrojar luz sobre cómo nuestros genes nos hacen propensos a las enfermedades y que hace a los genes de los agentes patógenos ser letales.
"Hemos tenido una revolución en nuestra capacidad para entender la biología", dijo Steven Brenner, biólogo computacional en la Universidad de California en Berkeley.
Antes de la genómica comparativa, algunos investigadores estaban preocupados con que nunca podríamos comprender la evolución más temprana de los animales. Es como ver un juego de cartas a una milla de distancia y a través de un telescopio. Los detalles serían muy borrosos.
"Teniamos que mirar a una distancia enorme a algo que se movía relativamente rápido," dijo Dunn. "Mucha gente se preguntaba si se podría averiguar cómo los grandes grupos de animales estaban relacionados entre sí."
Dunn y sus colegas han demostrado que pueden.
Los científicos han analizado la mayor colección de datos sobre los animales jamás hecha. Combinaron los datos sobre el ADN de 77 especies diferentes, tan variadas como las esponjas, las ostras y los seres humanos. Algunos de los datos venían de investigaciones anteriores de otros científicos. Dunn y sus colegas también han buscado obviar algunos animales para obtener una selección más amplia. "Nos tomó un par de años tener todos los datos juntos", dijo Dunn.
Con esa información, fueron capaces de reconfigurar el árbol de la vida. VER GRÁFICO

Se han identificado genes clave en todas las 77 especies que se pensaban darían una idea de evolución. A continuación se redujo la lista de 3000 a 150 genes que les proporcionaron señales mas ajustadas de su evolución.
"Fueron necesarios más de 100 ordenadores trabajando durante meses para gestionar esos datos y darles sentido" dijo Dunn.
"Uno de los resultados más importantes fue... que podíamos obtener resultados", dijo. En lugar de perdernos en un pasado borroso, muchas de las ramas del reino animal entraron en relación. "Fue un poco de alivio."
Algunos de los resultados confirmaron relaciones basadas en la anatomía. Los parientes más cercanos a los vertebrados, son por ejemplo, los equinodermos (un grupo que incluye estrellas de mar). Pero otros resultados fueron sorprendentes.
Dos de las especies más ricas en número son los insectos y nematodos, tales como redondos. Durante años, muchos científicos sostuvieron que los insectos estaban más estrechamente relacionados con nosotros que los nematodos. Las argumentaciones se apoyaban en los rasgos que los insectos y los vertebrados comparten como un órgano con cavidad interior, del que carecen de los nematodos. Pero el nuevo estudio apoya una visión diferente de la evolución animal: Los insectos y nematodos están más estrechamente relacionados entre sí que cualquiera de los dos con nosotros.
Este resultado no es sólo importante para entender cómo evolucionaron los animales. (En este caso, parece que los nematodos perdieron la cavidad corporal después de que se separaron de los antepasados de los insectos.) Los científicos quieren comprender mejor cómo los insectos y nematodos se relacionan con nosotros ya que se pueden traducir los resultados de estos experimentos en animales a la biología humana.
"La secuencia del genoma humano sería casi inútil sin el valor añadido de la comparación evolutiva con otros organismos", dijo Mark Pallen, un biólogo evolutivo de la Universidad de Birmingham en Inglaterra.
La mayor sorpresa del nuevo estudio se encuentra en la base misma del árbol evolutivo animal. Tradicionalmente, los científicos han considerado que las esponjas pertenecen al linaje más antiguo de animales vivos. Los siguiente linajes más antiguos produjeron un grupo de especies que incluyen las medusas peine y las jaleas, conocido como ctenophores. Según este punto de vista, el ancestro común de los animales vivos sería relativamente simple. Sólo después de que los antepasados de la rama de las esponjas desarrollaron un sistema nervioso comenzaron a evolucionar.
Dunn y sus colegas descubrieron para su sorpresa que el linaje del peine jalea (artículo sobre la evolución y las comb jellies-peines jaleas) es el más antiguo. Para probar este resultado, Steven Haddock de la Monterey Bay Aquarium utilizaron un sumergible para la captura de otra especimen de peine jalea y así compararlo. Resultó que su peine jalea original no había sido una casualidad genética.
Su descubrimiento no significa que nuestros antepasados fueran como peines jaleas, destaca Dunn. "Eso es como decir que su primo es su abuelo", dijo. Gran parte de la anatomía del peine jalea evolucionó probablemente a partir de su antepasados que se separaron de los ancestros del resto de los animales.
Pero el hecho de que el peine jalea y la mayoría de los otros animales compartan un sistema nervioso sugiere que su ancestro común ya lo tenía. Y que en lugar de ser simple, como se pensaba, el ancestro común de animales vivos ya había evolucionado a algo relativamente complejo. (VER ARTÍCULO RELACIONADO URBILATERIA) Y una vez que los antepasados de las esponjas se ramificaron y se separaron, debieron perder su sistema nervioso y evolucionar hasta convertirse en los anclados filtros de alimento del fondo del mar que son hoy. (En esto no serían los únicos animales que han perdido “rasgos” - podemos verlo tambien en la falta de la cavidad corporal de los nematodos, o en los huesos vestigiales de nuestra perdida cola.)
"Parece que hay dos logros evolutivos, el de ganar complejidad y el de reducirla al desarrollarse el árbol evolutivo de los animales," dijo Dunn.
Otros expertos han elogiado el nuevo estudio. "Si bien está claro que no la es la última palabra, este estudio representa un gran avance técnico en la filogénesis animal", escribió en la revista Cell Maximiliano Telford, del University College de Londres.
Dunn predice que la genómica comparativa ayudara a encontrar las relaciones de otros grupos principales de especies, tales como plantas y bacterias. Como los precios siguen cayendo y los métodos siguen mejorando, la investigación del árbol de la vida estará cada vez más en el punto de mira. Los científicos podrán utilizar ese árbol para rastrear la historia de cada uno de los genes. Algunos de ellos hacen que los seres humanos seamos vulnerables a enfermedades como la diabetes y la obesidad. Otros genes, compartidos con las bacterias, aumentan el peligro de desarrollar enfermedades.
Los ordenadores y secuenciadores de ADN no pueden sustituir a la ardua labor de búsqueda de la diversidad de la vida. "Si vamos a obtener una comprensión seria de cómo todas las especies están relacionadas entre sí, el verdadero reto va a ser el que se encontraron los naturalistas hace 200 años", dijo. Un cuello de botella que se encuentra Dunn es que se prevé la necesidad de encontrar más especies para su estudio.

Artículo original de Carl Zimmer para El Boston Globe