Larvas de anémona se alimentan activamente de presas vivas y no dependen de las algas
¿Fueron los primeros animales depredadores o filtradores como las esponjas que viven en los actuales océanos? ¿Y qué papel jugó la simbiosis con las algas, como ocurre con los corales formadores de arrecifes?
Los sorprendentes hallazgos de un grupo de investigación dirigido por el Prof. Dr. Thomas W. Holstein de la Universidad de Heidelberg sobre el desarrollo de las anémonas de mar sugieren que moldeó su evolución un estilo de vida depredador y tuvo un impacto significativo en el origen de su sistema nervioso.
Como se informa en un nuevo artículo, los investigadores pudieron demostrar que las etapas de vida juveniles (larvas) de la pequeña anémona de mar Aiptasia (Exaiptasia diaphana) se alimentan activamente de presas vivas y no dependen de las algas. Para capturar a sus presas, las larvas de anémona utilizan células urticantes especializadas y una red neuronal simple.
En el desarrollo embrionario temprano de organismos multicelulares, la gastrulación juega un papel clave.
"En su forma más simple, la gástrula se desarrolla a partir de una esfera hueca de células, la blástula, formando un estadio larvario con intestino y boca. Imagínese empujar una pelota hacia adentro por un lado. Todos los animales pasan por esta etapa de gástrula, que también podría haber existido al comienzo de la evolución animal", explica el profesor Holstein, biólogo evolutivo y del desarrollo en el Centro de Estudios Organismales (COS) de la Universidad Roberto Carlos de Heidelburgo.
Ira Mägele, miembro de su grupo de investigación, logró demostrar que ya en la fase tardía de la gástrula, las larvas de la anémona de mar Aiptasia capturan con sus células urticantes presas de tamaño adecuado, las ingieren con la boca y las digieren en su primitivo intestino.
Imagen derecha: En la foto se muestra una etapa larvaria de plánula temprana de la anémona de mar Aiptasia (núcleos cian y células urticantes verdes) que se alimenta de un nauplio de crustáceo (verde) del copépodo Tisbe sp. Crédito: Ira Mägele y Ulrike Engel
La anémona de mar Aiptasia es un sistema modelo para la investigación de la endosimbiosis en corales y otros cnidarios. "Los corales viven en aguas pobres en nutrientes y, como larvas o pólipos jóvenes, absorben células de algas simbióticas. En Aiptasia, sin embargo, este proceso es importante para los adultos, pero no conduce al crecimiento ni al asentamiento de las larvas, lo que sugiere que la nutrición es un paso crítico para cerrar el ciclo de vida", afirma Holstein.
Los estudios de laboratorio de las condiciones nutricionales demostraron que el alimento para las diminutas larvas de Aiptasia tenía que ser lo suficientemente pequeño y estar vivo. Las larvas de nauplio de los copépodos Tisbe, de 50 a 80 micrómetros de tamaño pequeño, son de tamaño similar a las larvas de Aiptasia, lo que las convierte en un alimento ideal.
Las larvas aumentan de tamaño de forma continua y rápida, seguido de asentamiento en el sustrato y metamorfosis en pólipos primarios. "De esta manera pudimos cultivar por primera vez pólipos maduros y sus descendientes", explica Mägele.
Imagen derecha: En la foto se muestra una larva de la pequeña anémona de mar Aiptasia (núcleos cian) con un nauplio de crustáceo (verde) ingerido del copépodo Tisbe sp. | © Ira Mägele y Ulrike Engel
La Dra. Elizabeth Hambleton, investigadora participante de la Universidad de Viena (Austria), dice: "Al cerrar así el ciclo de vida de Aiptasia, finalmente será posible llevar a cabo los experimentos genéticos moleculares necesarios para los estudios funcionales en este organismo modelo endosimbiótico clave". La Prof. Dra. Annika Guse de la Universidad Ludwig Maximilian de Munich, también coautora del estudio, considera este enfoque experimental como un gran avance para el trabajo en este sistema modelo.
Como subraya el profesor Holstein, los datos obtenidos pintan una nueva imagen del estilo de vida depredador como característica principal de la gástrula cnidaria. El teórico evolucionista Ernst Haeckel (1834 a 1919) planteó por primera vez la "hipótesis de la gástrula".
"Pero la hipotética gástrula de Haeckel era una forma de vida que filtraba partículas, como las esponjas. Por el contrario, la gástrula depredadora de Aiptasia y otros cnidarios posee células urticantes especializadas que se utilizan para capturar presas", dice Holstein.
El estilo de vida depredador de formas parecidas a gástrulas con orgánulos extrusivos que excretan toxinas y que también se encuentran en organismos unicelulares y gusanos simples, podría haber sido un impulsor crítico de la evolución temprana de organismos multicelulares y el desarrollo de sistemas nerviosos complejos y organizados, según Holstein.
Los hallazgos se han publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences: A predatory gastrula leads to symbiosis-independent settlement in Aiptasia
