Pídele a alguien que piense en un animal y lo más probable es que piense en uno de nuestros parientes entre los mamíferos. Algunas personas podrían ir más allá y mencionar otros vertebrados, como pájaros y peces. Pero estos apenas arañan la superficie de la diversidad animal, con cosas como cefalópodos, insectos y equinodermos, todos con características distintas.
Y eso es antes de llegar a las cosas realmente extrañas, como los cnidarios radialmente simétricos, o las esponjas que carecen de músculos y células nerviosas. O las medusas peine, que se mueven girando muchos cilios parecidos a hilos. O los placozoos verdaderamente extraños, criaturas con forma de disco que tienen dos lados pero no interior y digieren cosas en su superficie.
Para las personas que tienden a pensar que la evolución implica agregar una complejidad cada vez mayor a los organismos, es tentador imaginar que el árbol genealógico de los animales surgió al agregar progresivamente más cosas, como células nerviosas y músculos. Pero ha habido un flujo constante de estudios genéticos que insinúan que hay dos linajes separados que terminaron con células nerviosas. Los resultados de estos estudios dependieron un poco de los genes y especies elegidos para el análisis. Pero un nuevo estudio que no depende tanto de los genes individuales ahora coloca firmemente a las esponjas como más estrechamente relacionadas con los humanos que con otros animales con sistema nervioso.
Reorganizaciones cromosómicas
La mayoría de los primeros estudios en esta área consistieron en identificar genes relacionados que están presentes en todos los animales y descubrir cómo se relacionan esos genes. Presumiblemente, los organismos mismos están relacionados de la misma manera. Eso puede ser muy informativo en muchas situaciones, pero el análisis tiende a confundirse cuando muchas especies se ramifican en poco tiempo, o cuando los genes individuales cambian mucho debido a presiones evolutivas. Por lo tanto, la respuesta exacta que obtenga a veces puede depender de los genes que elija observar.
El nuevo estudio trata de evitar la confusión al observar cómo se organizan los genes en los cromosomas. Resulta que los genes individuales tienden a permanecer en el mismo lugar de un cromosoma durante largos períodos de tiempo; se estima que se necesitan 40 millones de años para que solo el uno por ciento de los genes en un genoma animal típico se mueva a un nuevo cromosoma. Entonces, lo más probable es que si cuatro genes están uno al lado del otro ahora, entonces estaban uno al lado del otro en los ancestros de los mamíferos de hoy que tuvieron que evitar ser comidos por los dinosaurios.
Eso no significa que esos ancestros tuvieran exactamente el mismo número y disposición de cromosomas. Ocurren reordenamientos a gran escala, como la fusión o división de cromosomas, o el intercambio de una gran parte de uno a otro. Pero esos grandes reordenamientos mantienen casi todos los genes cercanos uno al lado del otro, incluso si todo el grupo termina en un cromosoma diferente (los intercambios pueden involucrar tan solo una ruptura en una molécula de ADN).
Eso significa que romper la disposición lineal de un grupo de genes, técnicamente llamado synteny, es bastante raro en la historia evolutiva de un animal. Y, al rastrear los cambios en la disposición de los genes en diferentes especies, podemos averiguar en qué parte del pasado de un organismo se dividieron los grupos de genes y qué otras especies heredaron la misma reorganización. Y eso puede decirnos qué organismos están más estrechamente relacionados con nosotros.
Seguimiento de reordenamientos
Para hacer este tipo de análisis, necesita saber cómo se organizan los genes en los cromosomas. Recientemente hemos desarrollado una tecnología que nos permite secuenciar piezas muy largas de ADN, a menudo decenas de miles de bases en un tramo, lo que hace que unir los cromosomas sea mucho más fácil. Los investigadores se basaron en muchos genomas animales en los que se había hecho esto y completaron algunos propios para el estudio. Además, reconstruyeron los cromosomas de organismos unicelulares que se cree que están estrechamente relacionados con los animales para proporcionar una línea de base para los arreglos iniciales.
Se cree que el origen de los animales ocurrió hace aproximadamente 800 millones de años. Entonces, aunque la ruptura de grupos de genes es rara, es tiempo suficiente para que haya ocurrido en gran parte del genoma. Los investigadores solo pudieron identificar un poco menos de 300 genes que estaban en grupos que se extendían hasta los parientes unicelulares de los animales, y el grupo más grande incluía 29 genes. Cuando los investigadores realizaron 10 millones de simulaciones que rompieron genes aleatoriamente a las tasas esperadas durante 800 millones de años, nunca terminaron con un grupo tan grande como ocho genes, por lo que es probable que la mayoría de estos sean estados ancestrales reales.
Al rastrear los reordenamientos, los investigadores pudieron identificar ocho reordenamientos que compartían animales con lados izquierdo y derecho como nosotros, los vertebrados, y cosas como las medusas (Cnidaria) y las esponjas (Porifera). Ninguno de estos apareció en medusas peine (Ctenophora). Nuevamente, realizaron 100 millones de simulaciones aleatorias y nunca vieron este patrón de herencia, por lo que parece ser real.
Esto significa que los animales como nosotros, los vertebrados, junto con todo lo demás que tiene un lado izquierdo y otro derecho, está más relacionado con las esponjas que nosotros con las medusas peine. Eso es a pesar del hecho de que las esponjas no tienen músculos ni sistema nervioso, mientras que las medusas peine los comparten con nosotros.