¿Fue un estilo de vida depredador lo que impulsó la evolución animal?
Publicado el 29 de septiembre de 2023 por Marietta Fuhrmann-Koch, Universidad de Heidelberg
¿Eran los primeros animales depredadores o filtradores, como las esponjas de los océanos actuales? ¿Y qué papel desempeñaba la simbiosis con las algas, como en el caso de los corales constructores 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 un estilo de vida depredador moldeó su evolución y tuvo un impacto significativo en el origen de su sistema nervioso.
Según un nuevo artículo publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, los investigadores han podido demostrar que las fases juveniles (larvas) de la pequeña anémona marina Aiptasia 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 los organismos pluricelulares, la gastrulación desempeña 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 dentro por un lado. Todos los animales pasan por este estadio de gástrula, que también podría haber existido al principio de la evolución animal", explica el profesor Holstein, biólogo del desarrollo y la evolución del Centro de Estudios Organísmicos (COS) de Ruperto Carola.
Ira Mägele, miembro de su grupo de investigación, consiguió demostrar que ya en la última fase de la gástrula, las larvas de la anémona marina Aiptasia capturan presas de tamaño adecuado con sus células urticantes, las ingieren con la boca y las digieren en su intestino primitivo.
La anémona marina 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 y asentamiento de las larvas, lo que sugiere que la nutrición es un paso crítico en el cierre del ciclo vital", afirma Holstein.
Los estudios de laboratorio sobre las condiciones nutricionales demostraron que el alimento de las diminutas larvas de Aiptasia tenía que ser lo bastante pequeño y estar vivo. Las larvas nauplio de los copépodos Tisbe, de 50 a 80 micrómetros de tamaño, tienen un tamaño similar al de las larvas de Aiptasia, lo que las convierte en un alimento ideal.
Las larvas aumentan continua y rápidamente de tamaño, tras lo cual se asientan en el sustrato y se metamorfosean en pólipos primarios. "De este modo, pudimos cultivar por primera vez pólipos maduros, así como sus descendientes", explica Mägele.
La Dra. Elizabeth Hambleton, investigadora participante de la Universidad de Viena (Austria), afirma: "Al cerrar así el ciclo vital de la Aiptasia, por fin será posible llevar a cabo los experimentos de genética molecular necesarios para los estudios funcionales de este modelo clave de organismo endosimbiótico." La Prof. Dra. Annika Guse, de la Universidad Ludwig Maximilian de Múnich, también coautora del estudio considera este enfoque experimental un gran avance para el trabajo el trabajo futuro de este modelo de sistema.
Como subraya la profesora Holstein, los datos obtenidos dibujan un nuevo panorama del estilo de vida depredador como característica primordial de la gástrula de los cnidarios. El teórico de la evolución Ernst Haeckel (1834-1919) planteó por primera vez la "hipótesis de la gástrula".
"Pero la hipotética de la gástrula de Haeckel era una forma de vida filtradora de partículas, como las esponjas. En cambio, la gástrula depredadora de Aiptasia y otros cnidarios posee células urticantes especializadas para capturar presas", explica Holstein.
Según Holstein, el estilo de vida depredador de las formas parecidas a las gástrulas, con orgánulos extrusivos que excretan toxinas y que también se encuentran en organismos unicelulares y gusanos simples, podría haber sido un motor crítico de la evolución temprana de los organismos pluricelulares y del desarrollo de sistemas nerviosos complejos y organizados.
Para más información: Ira Maegele et al, A predatory gastrula leads to symbiosis-independent settlement in Aiptasia, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2023). DOI: 10.1073/pnas.2311872120
Información de la revista: Actas de la Academia Nacional de Ciencias
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