Aquesta investigació de l'Institut de Biologia Evolutiva (CSIC-UPF), que es publica a la revista Current Biology, troba les primeres evidències genètiques d'evolució paral·lela en organismes propers als animals.
- Demostren que diversos microorganismes propers als animals i als fongs van evolucionar de forma paral·lela amb el mateix resultat: pèrdua del flagel, en uns casos, i desenvolupament de paret cel•lular de quitina, en d’altres
- D’aquí, els científics han pogut inferir com era l'ancestre comú dels animals, fongs i altres éssers unicel·lulars: un organisme unicel·lular amb flagel que menjava bacteris (conegut com a “LOCA” per “Last Opisthokont Common Ancestor”)
Des de fa temps, els científics creuen que organismes diferents sotmesos a una mateixa pressió selectiva ambiental poden evolucionar de manera independent i arribar a un resultat similar. És el que es coneix com a evolució convergent, o paral·lela. Tot i que s'han exposat molts possibles exemples, realment no hi havia evidència genètica més que d'uns pocs casos.
Aquesta setmana, en una investigació dirigida per Iñaki Ruiz Trillo, professor d'investigació ICREA a l'Institut de Biologia Evolutiva (CSIC-UPF) i que es publica a Current Biology, revista del grup Cell, els científics aporten la primera evidència genètica d'evolució convergent en organismes propers als animals i els fongs. Els microorganismes estudiats pertanyen als opistocontos, un gran llinatge d'eucariotes que inclou animals, fongs i formes unicel·lulars.
Els científics han seqüenciat i analitzat el transcriptoma (l'ARN missatger) de diversos d'aquests organismes unicel·lulars (protistes), alguns d'ells molt poc coneguts i difícils de trobar a la natura. Els resultats demostren que diversos dels organismes que actualment no tenen flagel (orgànul usat per moure’s), el van perdre de forma independent al llarg de la seva evolució. L'evidència de tal pèrdua és la presència de gens relacionats amb el flagel en els descendents d'alguns d'aquests protistes. La hipòtesi dels autors és que aquests gens es van deixar d'expressar, i això va conduir a la pèrdua del flagel en fins a quatre llinatges diferents.
A més, diu Iñaki Ruiz-Trillo, s'han trobat aquests gens en dos organismes que es creien aflagelats com són, Ministeria Vibrans i Chorallochytrium limacisporum. Després de trobar aquesta evidència genètica, els científics van observar Ministeria vibrans amb microscòpia confocal i van veure que disposa d'una estructura que els hi havia passat per alt fins ara. Es tracta, explica Ruiz-Trillo, "de l'estructura d'un apèndix compost de tubulina i amb la forma clàssica d'un flagel, el que confirma sens dubte i contràriament al que s’havia cregut fins ara, que aquests organismes són flagel•lats, encara que únicament en alguns moments del seu cicle de vida".
De manera similar, el treball mostra evidències genètiques d'organismes que van evolucionar de forma paral•lela per formar membranes de quitina, tant en fongs com a parents unicel·lulars dels animals, i han pogut situar aquesta evolució sobre l'arbre filogenètic.
Implicacions evolutives: un ancestre comú
Amb aquesta investigació, els científics han redibuixat l'arbre filogenètic dels opistoconts. Gràcies a ell i a les noves dades genètiques, els científics han pogut inferir que l'ancestre de tots els animals, fongs i altres organismes unicel·lulars d'aquest llinatge era un ésser unicel·lular filopodial (petites protusions o elongacions en la seva superfície), amb flagel, i que menjava bacteris. A més tenia una varietat important de gens de quitina. Aquest ancestre comú ha estat batejat com a “LOCA”, de l'anglès “Last Opisthokont Common Ancestor”.
A partir d'ell, les formes de vida dels fongs i d'altres llinatges propers als animals van evolucionar de forma independent fins arribar a ser capaços de crear les parets cel·lulars de quitina. D'altra banda, el flagel que tenia el opistocont ancestral es va perdre de manera paral·lela en fins a cinc línies descendents, tant en els fongs com en altres llinatges més propers als animals (i conservant-se en animals, en el cas l'esperma).
Organismes ancestrals, rars i excepcionals
Els organismes unicel·lulars estudiats per l'equip són extremadament rars i difícils de trobar a la natura. És el cas de Corallochytrium limacisporum, un llinatge ancestral que s’haviat trobat una sola vegada en aigües d'esculls coral·lins i que els autors han pogut aïllar de nou en dos esculls de Hawaii i l'Índia. O Ministeria vibrans, del qual gairebé no se’n sap res sobre la seva ecologia i que mesura escassament 3 micrometres (entre cinc i deu vegades més petit que una cèl·lula humana).
Per aquest estudi, els científics han comptat amb mostres de diversos laboratoris de tot el món, a partir de les quals han realitzat els cultius, a fi d'obtenir un major nombre d'exemplars dels organismes, i han seqüenciat el seu transcriptoma (els gens que s’estan expressant). Filogenèticament, són parents propers però ancestrals dels animals, les línies d'evolució dels quals es van separar fa més de 800 milions anys, pel que poden donar pistes sobre com els organismes unicel•lulars es van transformar en pluricel·lulars.
Article de referència:
Phylogenomics reveals convergent evolution of lifestyles in close relatives of animals and fungui. G. Torruella, A. de Mendoza, X. Grau-Bové, M. Antó, M.A. Chaplin, J. del Campo, L. Eme, G. Pérez-Cordón, C.M. Whipps, K.M. Nichols, R. Paley, A.J. Roger, A. Sitja-Bobadilla, S. Donachie, and I. Ruiz-Trillo. Current Biology