Investigadores el Grupo de Investigación Consolidado Evolución y Desarrollo (Evo-Devo) de la Sección de Genética de la Facultad de Biología de la Universidad de Barcelona (UB) han descifrado uno de los enigmas sobre la transición entre estilos de vida libre y sedentaria en antepasados ​​de nuestro filo: los cordados.

El trabajo, que es portada de la revista Nature, propone un nuevo escenario evolutivo que ayuda a entender mejor la evolución de nuestro filo y a descubrir cómo era el antepasado de los tunicados, el grupo hermano de los vertebrados.

En concreto, revela que las pérdidas masivas de genes que deconstruyeron la red génica del corazón facilitaron la transición a un estilo de vida pelágico libre –es decir, en la columna de agua y no sujetos al sustrato– a partir de una forma ancestral sedentaria. 

Impacto de la pérdida de genes en la evolución

Durante muchos años, en el campo de la biología evolutiva no se había prestado demasiada atención a la desaparición de genes, y la mayoría de los estudios se centraban en cómo las duplicaciones génica podían conducir a nuevas funciones biológicas. 

“Sin embargo, cada vez estamos identificando más pérdidas génicas que pueden ser de carácter adaptativo”, explica Cristian Cañestro, investigador principal del Grupo Evo-Devo de la UB. “Es decir, perder ciertos genes puede comportar también ventajas evolutivas que pueden relacionarse con la adquisición de innovaciones biológicas de los organismos”.

El filo de los cordados está integrado por el grupo de los vertebrados, el de los tunicados y el de los cefalocordados. La posición basal de los cefalocordados y el hecho de que son organismos con un estilo de vida libre, como los vertebrados, indica que el predecesor de todos los cordados también era de vida libre.

No obstante, en el caso de los tunicados existen animales sésiles (ascidias) y de vida libre (apendicularias). Si el ancestro común de los tunicados era un filtrador pasivo fijado en el fondo marino, o un activo nadador, ha sido un foco de debate clave para entender cómo era el antepasado a partir del cual también se originaron los vertebrados.

El grupo investigador es pionero a escala mundial en el uso de la especie Oikopleura dioica —un organismo del zooplancton marino del grupo de las apendicularias— como modelo animal para estudiar el impacto de la pérdida génica como fuerza evolutiva. 

Los resultados del artículo revelan la existencia de desapariciones masivas de genes en las apendicularias que hace millones de años afectaron a la red génica cardiofaríngea.

“Nuestro trabajo demuestra que el corazón de Oikopleura dioica es homólogo al del resto de cordados y que, por tanto, proviene de un corazón que ya existía en el ancestro común entre los humanos y Oikopleura dioica”, remarca el experto. “Sin embargo, ha sido sorprendente comprobar que, pese a tener un corazón homólogo, muchos de los genes esenciales para hacer un corazón tanto en humanos como en el resto de cordados se han perdido en Oikopleura dioica durante un proceso de deconstrucción —despiece de elementos— que ha afectado a su red génica cardiofaríngea”.

El reto evolutivo de adaptarse a una vida libre

“Considerando que vertebrados, cefalocordados y apendicularias son animales de vida libre, se postulaba que el escenario evolutivo más plausible era que el antepasado tunicado también lo fuera”, precisa Alfonso Ferrández-Roldán, autor principal del artículo.

Ahora, los resultados contradicen ese escenario evolutivo. “Hemos podido correlacionar la pérdida de genes con la desaparición de características típicas de la vida sésil de las ascidias. Eso nos ha llevado a inferir que el ancestro común de todos los tunicados era un organismo de vida sésil, y no uno de vida libre, como se pensaba hasta ahora”, prosigue el investigador. 

El artículo señala que la desaparición masiva de genes podría estar ligada a tres innovaciones evolutivas que facilitaron la transición de un predecesor con rasgos parecidos a los de las ascidias —con larvas móviles y adultos sésiles— hacia el estilo de vida completamente libre de las apendicularias.

Una primera adaptación fue la aceleración en el proceso de desarrollo del corazón (cardiogénesis). Esta permitió que las apendicularias tuvieran este órgano plenamente operativo al iniciar su estilo de vida libre.

La segunda está ligada al rediseño de una nueva estructura del corazón que pudo mejorar la circulación de la hemolinfa –la ‘sangre’ de los invertebrado–.

Por último, la desaparición de la musculatura faríngea en el tronco de Oikopleura dioica sería una tercera innovación evolutiva en la ruta hacia la vida de natación activa. La función que tiene esta musculatura en las ascidias sésiles —regula el sifón por donde les entra el agua— sería totalmente innecesaria en las apendicularias. 

Este trabajo de investigación básica perfila un nuevo escenario evolutivo para resolver incógnitas sobre el origen y la evolución de las apendicularias, su relación filogenética con otros tunicados y el antepasado común de los vertebrados.

“Nuestro trabajo revela cómo era el ancestro de los tunicados y abre nuevas preguntas: por ejemplo, de qué modo evolucionó la vida sésil en los tunicados ancestrales a partir de un antepasado de vida libre posiblemente similar a la que observamos en vertebrados”, plantea Cañestro.