Reveladas las relaciones evolutivas de dos antiguos grupos de invertebrados
Kamptozoa y Bryozoa son dos filos de pequeños invertebrados acuáticos. Están relacionados con los caracoles y las almejas (llamados colectivamente moluscos), los gusanos de cerdas, las lombrices de tierra y las sanguijuelas (llamados colectivamente anélidos) y los gusanos de cinta (nemertea).
Pero su posición precisa en el árbol de la vida, y cuán estrechamente relacionados están con otros animales, siempre ha desconcertado a los biólogos evolutivos. Estudios previos los han movido constantemente. Además, aunque originalmente se consideró que Kamptozoa y Bryozoa formaban un grupo, se separaron en función de su apariencia y anatomía.
Ahora, mediante el uso de tecnología de secuenciación de vanguardia y un potente análisis computacional, científicos de la Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST), en colaboración con colegas de la Universidad de San Petersburgo y la Universidad de Tsukuba, han revelado que los dos filos se separaron de moluscos y gusanos antes de lo que sugerían estudios anteriores y, por lo tanto, forman un grupo distinto.
"Hemos demostrado que mediante el uso de datos transcriptómicos de alta calidad podemos responder a una pregunta de larga data con la mejor de nuestras técnicas actuales", dijo el Dr. Konstantin Khalturin, científico de planta en la Unidad de Genómica Marina de la OIST y primer autor del artículo.
Imagen derecha: Una imagen de microscopía electrónica de barrido de un Kamptozoa, un pequeño invertebrado acuático. Crédito: Crédito: Dra. Natalia Shunatova.
Un genoma es el conjunto completo de información genética que se encuentra en cada célula. Se subdivide en genes. Estos genes están formados por pares de bases de ADN y cada gen contiene las instrucciones necesarias para crear una proteína y, por lo tanto, conduce al cuidado y mantenimiento adecuados de una célula. Para que se lleven a cabo las instrucciones, primero se debe transcribir el ADN en ARN. Un transcriptoma es el resultado de esto, como el reflejo de un genoma pero escrito en pares de bases de ARN en lugar de ADN.
Esta información genética difiere entre especies. Las que están estrechamente relacionadas tienen información genética muy similar, mientras que una mayor distancia evolutiva se traduce en más diferencias genéticas. Mediante el uso de estos datos, los investigadores han mejorado nuestro conocimiento de la evolución animal, pero aún resultan difíciles de responder algunas preguntas.
Como Kamptozoa y Bryozoa están estrechamente relacionados con moluscos, anélidos y nemertea, los pequeños errores en el conjunto de datos o la falta de datos pueden provocar una ubicación incorrecta en el árbol evolutivo. Además, al recolectar estos diminutos animales, es fácil detectar otros organismos, como algas, que contaminan la muestra. El Dr. Khalturin destacó que tuvieron cuidado de evitar la contaminación y luego analizaron su conjunto de datos en busca de ARN de algas y pequeños animales para eliminar cualquiera que pudiera haber venido de ellos.
Imagen: Las relaciones evolutivas de Kamptozoa y Bryozoa y su lugar en el árbol de la vida se han revelado en este nuevo estudio. El estudio encontró que se separaron de moluscos y gusanos antes de lo esperado y que son parte de un grupo distinto, llamado Polyzoa.
En total, los investigadores secuenciaron el transcriptoma de cuatro especies de Kamptozoa y dos especies de Bryozoa, pero con un nivel de calidad mucho mayor que el que se había logrado anteriormente. Si bien los anteriores conjuntos de datos tenían una integridad del 20-60%, en este estudio, la integridad del transcriptoma superó el 96%.
Usando estos transcriptomas, predijeron proteínas y las compararon con datos similares de otras 31 especies, algunas de las cuales estaban estrechamente relacionadas con Kamptozoa y Bryozoa, como almejas y gusanos de cerdas, y otras que estaban más distantes, como ranas, estrellas de mar, insectos, y medusas. Los conjuntos de datos de alta calidad significaron que podían comparar simultáneamente muchos genes y proteínas diferentes. El Dr. Khalturin acreditó las poderosas capacidades computacionales a las que los investigadores pudieron acceder en la OIST.
"Nuestro principal hallazgo es que los dos filos pertenecen juntos", dijo el Dr. Khalturin. "Este resultado fue propuesto originalmente en el siglo XIX por biólogos que agrupaban animales en función de su apariencia".
Si bien el Dr. Khalturin afirmó que esta pregunta se había respondido ahora con la mejor capacidad disponible, también destacó que el conjunto de datos podría responder otras preguntas evolutivas fundamentales, como la ubicación más precisa de moluscos y anélidos en el árbol de la vida, y cómo se diversificó la vida.
La investigación fue publicada en Science Advances: Polyzoa is back: The effect of complete gene sets on the placement of Ectoprocta and Entoprocta
