La bioluminiscencia evolucionó por primera vez en animales hace al menos 540 millones de años

octocoral bambú
El octocoral de bambú Isidella sp. mostrando bioluminiscencia en las Bahamas en 2009. Crédito: Sönke Johnsen

Hace retroceder el ejemplo anterior más antiguo en casi 300 millones de años

La bioluminiscencia evolucionó por primera vez en animales hace al menos 540 millones de años en un grupo de invertebrados marinos llamados octocorales, según los resultados de un nuevo estudio realizado por científicos del Museo Nacional de Historia Natural del Smithsonian.

Los resultados hacen retroceder el registro anterior de la aparición más antigua del rasgo luminoso en animales en casi 300 millones de años, y algún día podría ayudar a los científicos a descifrar en primer lugar por qué evolucionó la capacidad de producir luz.

La bioluminiscencia (la capacidad de los seres vivos para producir luz mediante reacciones químicas) ha evolucionado de forma independiente al menos 94 veces en la naturaleza y está involucrada en una amplia gama de comportamientos que incluyen el camuflaje, el cortejo, la comunicación y la caza. Hasta ahora, se pensaba que el origen más antiguo de la bioluminiscencia en animales se remontaba a hace unos 267 millones de años en pequeños crustáceos marinos llamados ostrácodos.

Pero para un rasgo que es literalmente esclarecedor, los orígenes de la bioluminiscencia han permanecido oscuros.

"Nadie sabe muy bien por qué evolucionó por primera vez en los animales", dijo Andrea Quattrini, curadora de corales del museo y autora principal del estudio.

Pero para que Quattrini y la autora principal Danielle DeLeo, investigadora asociada del museo y ex becaria postdoctoral, pudieran abordar la cuestión más amplia de por qué evolucionó la bioluminiscencia, necesitaban saber cuándo apareció por primera vez esta capacidad en los animales.

octocorales bambú y dorados

Imagen: Una diversidad de corales bambú y corales dorados en el Océano Pacífico central, octocorales de aguas profundas que se sabe que son bioluminiscentes. Crédito: Oficina de Exploración e Investigación Oceánica de la NOAA

En busca de los orígenes más antiguos de este rasgo, los investigadores decidieron retroceder en la historia evolutiva de los octocorales, un grupo de animales evolutivamente antiguo y frecuentemente bioluminiscente que incluye corales blandos, abanicos de mar y plumas de mar.

Al igual que los corales duros, los octocorales son diminutos pólipos coloniales que secretan una estructura que se convierte en su refugio, pero a diferencia de sus parientes pétreos, esa estructura suele ser blanda. Los octocorales que brillan normalmente sólo lo hacen cuando se les golpea o se les molesta de otro modo, lo que deja un poco misteriosa la función precisa de su capacidad para producir luz.

"Queríamos descubrir el momento del origen de la bioluminiscencia, y los octocorales son uno de los grupos de animales más antiguos del planeta que se sabe que tienen bioluminiscencia", dijo DeLeo. "Entonces, la pregunta era ¿Cuándo desarrollaron esta habilidad?"

No es coincidencia que en 2022 Quattrini y Catherine McFadden del Harvey Mudd College hubieran completado un árbol evolutivo de los octocorales extremadamente detallado y bien fundamentado. Quattrini y sus colaboradores crearon este mapa de relaciones evolutivas, o filogenia, utilizando datos genéticos de 185 especies de octocorales.

Con este árbol evolutivo basado en evidencia genética, DeLeo y Quattrini ubicaron dos fósiles de octocorales de edades conocidas dentro del árbol según sus características físicas. Los científicos pudieron utilizar las edades de los fósiles y sus respectivas posiciones en el árbol evolutivo de los octocorales hasta la fecha para determinar aproximadamente cuándo se dividieron los linajes de los octocorales para convertirse en dos o más ramas.

A continuación, el equipo trazó las ramas de la filogenia que presentaban especies bioluminiscentes vivas.

Una vez fechado el árbol evolutivo y etiquetadas las ramas que contenían especies luminosas, el equipo utilizó una serie de técnicas estadísticas para realizar un análisis llamado reconstrucción del estado ancestral.

coral de aguas profundas Iridogorgia sp

Imagen: El espléndido coral de aguas profundas Iridogorgia sp. Octocorales de aguas profundas que se sabe que son bioluminiscentes. Crédito: Oficina de Exploración e Investigación Oceánica de la NOAA.

"Si sabemos que estas especies de octocorales que viven hoy en día son bioluminiscentes, podemos usar estadísticas para inferir si era muy probable que sus ancestros fueran bioluminiscentes o no", dijo Quattrini. "Cuantas más especies vivas tengan el rasgo compartido, mayor será la probabilidad de que, a medida que retrocedemos en el tiempo, esos ancestros probablemente también tuvieran ese rasgo".

Los investigadores utilizaron numerosos métodos estadísticos diferentes para reconstruir su estado ancestral, pero todos llegaron al mismo resultado: hace unos 540 millones de años, el ancestro común de todos los octocorales era muy probablemente bioluminiscente. Esto es 273 millones de años antes que los brillantes crustáceos ostrácodos que anteriormente ostentaban el título de evolución más temprana de la bioluminiscencia en animales.

DeLeo y Quattrini dijeron que los miles de representantes vivos de los octocorales y la incidencia relativamente alta de bioluminiscencia sugieren que el rasgo ha jugado un papel en el éxito evolutivo del grupo. Si bien esto plantea aún más la pregunta de para qué usan exactamente los octocorales la bioluminiscencia, los investigadores dijeron que el hecho de que se haya conservado durante tanto tiempo resalta cuán importante se ha vuelto esta forma de comunicación para su aptitud y supervivencia.

Ahora que los investigadores saben que el ancestro común de todos los octocorales probablemente ya tenía la capacidad de producir su propia luz, están interesados en una explicación más detallada de cuáles de las más de 3.000 especies vivas del grupo aún pueden iluminarse y cuáles han perdido esa característica. Esto podría ayudar a centrarse en un conjunto de circunstancias ecológicas que se correlacionan con la capacidad de bioluminiscencia y potencialmente iluminar su función.

Con este fin, DeLeo dijo que ella y algunos de sus coautores están trabajando en la creación de una prueba genética para determinar si una especie de octocoral tiene copias funcionales de los genes subyacentes a la luciferasa, una enzima involucrada en la bioluminiscencia. Para especies de luminosidad desconocida, una prueba de este tipo permitiría a los investigadores obtener una respuesta en un sentido u otro de forma más rápida y sencilla.

coral Iridogorgia magnispiralis

Imagen: Un magnífico coral Iridogorgia magnispiralis, un octocoral de aguas profundas conocido por ser bioluminiscente. Crédito: Oficina de Exploración e Investigación Oceánica de la NOAA, Deepwater Wonders of Wake

Además de arrojar luz sobre los orígenes de la bioluminiscencia, este estudio también ofrece un contexto evolutivo y conocimientos que pueden informar el seguimiento y la gestión de estos corales en la actualidad. Los octocorales están amenazados por el cambio climático y las actividades de extracción de recursos, en particular la pesca, la extracción y los derrames de petróleo y gas, y más recientemente por la minería marina de minerales.

Esta investigación apoya al Centro de Ciencias Oceánicas del museo, cuyo objetivo es avanzar y compartir el conocimiento del océano con el mundo. DeLeo y Quattrini dijeron que todavía hay mucho más que aprender antes de que los científicos puedan entender por qué la capacidad de producir luz evolucionó por primera vez, y aunque sus resultados ubican sus orígenes en lo profundo del tiempo evolutivo, sigue existiendo la posibilidad de que estudios futuros descubran que la bioluminiscencia es aún más antigua.

Los hallazgos han sido publicados el 23 de abril en Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences: Evolution of bioluminescence in Anthozoa with emphasis on Octocorallia

Ya que estás aquí...

... tenemos un pequeño favor que pedirte. Más personas que nunca están leyendo Vista al Mar pero su lectura es gratuita. Y los ingresos por publicidad en los medios están cayendo rápidamente. Así que puedes ver por qué necesitamos pedir tu ayuda. El periodismo divulgador independiente de Vista al Mar toma mucho tiempo, dinero y trabajo duro para producir contenidos. Pero lo hacemos porque creemos que nuestra perspectiva es importante, y porque también podría ser tu perspectiva.

Si todo el que lee nuestros artículos, que le gustan, ayudase a colaborar por ello, nuestro futuro sería mucho más seguro. Gracias.

Hacer una donación a Vista al Mar

Boletín de subscripción

Creemos que el gran periodismo tiene el poder de hacer que la vida de cada lector sea más rica y satisfactoria, y que toda la sociedad sea más fuerte y más justa.

Recibe gratis nuevos artículos por email:

Especies marinas

Medio ambiente

Ciencia y tecnología

Turismo