Almejas revelan errores en los cálculos del árbol evolutivo

Al examinar almejas fosilizadas, científicos han encontrado que un protocolo de uso común oculta el verdadero alcance de cómo las especies viven y mueren a través de grandes extinciones.

Almejas fosilizadas empleadas en el estudio - RÜDIGER BIELER, FIELD MUSEUM

Las almejas estudiadas pertenecen a grupos que se suponía que se originaron antes de la Extinción del Pérmico-Triásico hace unos 250 millones de años, que acabó con casi toda la vida en la Tierra. Pero la metodología mejorada por investigadores de la Universidad de Chicago sugiere que en realidad se originaron en un estallido de diversificación después de la extinción.

Publicado en Proceedings of the Royal Society B, el estudio evaluó cientos de especies de almejas fósiles para reconstruir un árbol evolutivo completo durante cientos de millones de años. Los científicos encontraron que una suposición básica hecha en la mayoría de los modelos puede distorsionar significativamente la imagen evolutiva, causando que la escala de recuperación evolutiva de una extinción masiva quede desviada hasta en un 400%.

Esta suposición particular es que cuando se crea una nueva especie, se divide el linaje en dos nuevas especies, lo que hace que la especie original se extinga. Por ejemplo, una almeja conocida como Especie A podría dividirse en Especies B y C, y la especie A se considera extinta.

Pero es posible que a veces un nuevo linaje "brote" de un linaje existente. En este escenario, la especie B de almejas podría nacer incluso cuando la especie A continúe existiendo.   

Sin embargo, esta sutil distinción parece tener un gran impacto: "Dependiendo de las suposiciones que incorpore al modelo, puede terminar con dos imágenes totalmente diferentes", dijo en un comunicado David Jablonski, profesor de geofísica en la Universidad de Chicago y autor principal del artículo.

Durante muchos años, los científicos solo pudieron recurrir a los fósiles para reconstruir la historia de la evolución a lo largo del tiempo. Los fósiles son extraordinariamente útiles, pero hay muchos tipos de criaturas que no se fosilizan fácilmente. "Estudio las almejas, así que tengo toneladas de fósiles, pero mis colegas que estudian, digamos, medusas o moscas de la fruta, no tienen tanta suerte", dijo Jablonski.

Pero luego vino una maravillosa bendición para los científicos: la capacidad de analizar el ADN. A medida que el ADN se transmite, cambia ligeramente con el tiempo, adquiriendo nuevas mutaciones y conservando fragmentos de generaciones anteriores. Al estudiar el ADN de un organismo moderno, los científicos pueden hacer todo tipo de estimaciones sobre su evolución, incluido el aspecto que podría tener su árbol evolutivo, incluso si no tenemos fósiles.

Sin embargo, hay muchas suposiciones incorporadas en ese tipo de análisis, incluida la cuestión de si las nuevas especies "brotan" o "se bifurcan" de la rama original. Los científicos debaten cuánto afectan estos supuestos a los resultados, pero los autores del nuevo estudio querían realizar un experimento para ver exactamente cómo esto podría repercutir en el tiempo, creando un árbol evolutivo muy completo de un gran grupo que tiene un buen registro fósil y comparar los resultados entre diferentes supuestos de cómo se originan los linajes.

Jablonski estudia los bivalvos, un tipo de molusco acuático que incluye vieiras, ostras y mejillones. Todos estos organismos tienen cáscaras duras que se fosilizan fácilmente, por lo que existe un extenso registro fósil de todo el mundo, que se extiende a lo largo de los últimos 500 millones de años.

Jablonski y sus colaboradores trabajaron para desarrollar una imagen completa de todos los bivalvos, cubriendo las 97 familias principales y 525 millones de años. Este proceso les dio una comprensión sólida de cómo era probablemente el árbol genealógico de los bivalvos en realidad. Luego se ejecutaron los números usando el supuesto de "bifurcación" común a tantos estudios de ADN, y luego se ejecutaron nuevamente con el enfoque "brote".

Encontraron una gran diferencia. "No se puede esperar que una simple decisión tenga un efecto tan grande", dijo Jablonski. "Pero resulta que si fuerza esa suposición en sus datos, realmente pierde parte del panorama general".

Asumir que los linajes siempre se bifurcan cuando se diversifican tendía a hacer retroceder los orígenes de los nuevos linajes más atrás en el tiempo de lo que indicaba el registro fósil. Por ejemplo, si ve la almeja A y luego las almejas B y C, la suposición de bifurcación dice que las almejas B y C deben haberse originado la primera vez que ve la almeja B aparecer en el registro fósil, porque los nuevos linajes siempre llegan en pares. Pero en realidad, es posible que la almeja C no haya evolucionado hasta mucho más tarde, por lo que la bifurcación tiende a iniciar nuevos linajes antes.   

Esto es particularmente malo si se extiende por un período de extinción masiva, porque el enfoque de escisión oculta los verdaderos efectos de esa extinción y el rebote que sigue.

"A partir de los fósiles, vemos un espectacular estallido evolutivo después de una extinción masiva como la del final de la Era Mesozoica, cuando los dinosaurios cayeron y los descendientes, las aves, despegaron, junto con mamíferos como nosotros", dijo Jablonski. "Pero el enfoque de escisión tiende a hacer que la diversificación parezca suceder antes y más lentamente de lo que realmente sucedió, por lo que distorsiona la imagen en torno a las extinciones masivas y sus consecuencias".

Por ejemplo, el método de bifurcación sugiere que siete linajes principales surgieron después de la extinción al final del Mesozoico. Pero el registro fósil dice que fue 28. "Esa es una diferencia de cuatro veces", dijo Jablonski.

Esto es preocupante, porque las extinciones masivas son un elemento importante en la forma en que los biólogos entienden la evolución, dijo Crouch: "Las extinciones masivas son increíblemente influyentes en la configuración de la biodiversidad. Obtienes linajes que son completamente eliminados y otros completamente nuevos que emergen en respuesta. Son un factor importante en la evolución".

Sin embargo, al utilizar un modelo evolutivo que permite el brote en lugar de la división, los científicos obtuvieron una imagen que coincidía mucho más con el registro fósil.   

Los científicos esperan que los resultados ayuden a los investigadores a mejorar todos los estudios de árboles basados en ADN, pero especialmente aquellos con registros fósiles menos sólidos. Esto incluye muchos tipos de vida, desde musgos hasta calamares y aves.

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