by Kelly April Tyrrell , University of Wisconsin-Madison
Blue-blooded and armored with 10 spindly legs, horseshoe crabs have perhaps always seemed a bit out of place.
First thought to be closely related to crabs, lobsters and other crustaceans, in 1881 evolutionary biologist E. Ray Lankester placed them solidly in a group more similar to spiders and scorpions. Desde entonces se ha pensado que los cangrejos herradura son ancestros de los arácnidos, pero los datos de las secuencias moleculares siempre han sido lo suficientemente escasos como para ponerlos en duda.
Los biólogos evolutivos de la Universidad de Wisconsin-Madison, Jesús Ballesteros y Prashant Sharma, esperan, pues, que su reciente estudio publicado en la revista Systematic Biology ayude a plantar firmemente a los antiguos cangrejos herradura dentro del árbol genealógico de los arácnidos.
Al analizar trozos de datos genéticos y considerar un vasto número de posibles formas de examinarlos, los científicos tienen ahora un alto grado de confianza en que los cangrejos herradura pertenecen efectivamente a los arácnidos.
«Al demostrar que los cangrejos herradura son parte de la radiación arácnida, en lugar de un linaje estrechamente relacionado con los arácnidos pero independiente de ellos, todas las hipótesis anteriores sobre la evolución de los arácnidos deben ser revisadas», dice Ballesteros, investigador postdoctoral en el laboratorio de Sharma. «Es un cambio importante en nuestra comprensión de la evolución de los artrópodos».
Los artrópodos suelen considerarse los animales más exitosos del planeta, ya que ocupan la tierra, el agua y el cielo e incluyen más de un millón de especies. Esta agrupación incluye insectos, crustáceos y arácnidos.
Los cangrejos herradura han sido un reto a la hora de clasificarlos dentro de los artrópodos porque el análisis del genoma de los animales ha demostrado repetidamente que están emparentados con arácnidos como arañas, escorpiones, ácaros, garrapatas y criaturas menos conocidas como los vinegaroons. Sin embargo, «los científicos asumieron que era un error, que había un problema con los datos», dice Ballesteros.
Además, los cangrejos de herradura poseen una mezcla de características físicas observadas entre una variedad de artrópodos. Tienen un caparazón duro, como los cangrejos, pero son los únicos animales marinos conocidos que respiran con branquias en forma de libro, que se asemejan a los pulmones en forma de libro que utilizan las arañas y los escorpiones para sobrevivir en tierra.
Sólo hay cuatro especies de cangrejos de herradura vivas en la actualidad, pero el grupo apareció por primera vez en el registro fósil hace unos 450 millones de años, junto con misteriosos linajes extinguidos como los escorpiones marinos. Estos fósiles vivientes han sobrevivido a grandes eventos de extinción masiva y hoy su sangre es utilizada por la industria biomédica para analizar la contaminación bacteriana.
La edad es sólo uno de los problemas inherentes al rastreo de su evolución, dicen Ballesteros y Sharma, ya que buscar en el tiempo para encontrar un ancestro común no es fácil de lograr. Y las pruebas del registro fósil y la genética indican que la evolución se produjo rápidamente entre estos grupos de animales, lo que enreda sus relaciones entre sí.
«Uno de los aspectos más desafiantes de la construcción del árbol de la vida es la diferenciación de las radiaciones antiguas, estos antiguos estallidos de especiación», dice Sharma, profesor de biología integradora. «Es difícil de resolver sin grandes cantidades de datos genéticos».
Incluso entonces, las comparaciones genéticas se vuelven complicadas cuando se observan las historias de los genes que pueden unir o separar especies. Algunos cambios genéticos pueden ser engañosos, sugiriendo relaciones donde no las hay o descartando conexiones que sí las hay. Esto se debe a fenómenos como la ordenación incompleta de linajes o la transferencia lateral de genes, por la que los surtidos de genes no se realizan de forma limpia a lo largo de la evolución de las especies.
Ballesteros comprobó las complicadas relaciones entre los genes más difíciles comparando los genomas completos de tres de las cuatro especies vivas de cangrejos de herradura con las secuencias de los genomas de otras 50 especies de artrópodos, entre ellas pulgas de agua, ciempiés y hombres de la cosecha.
Utilizando un complejo conjunto de matrices, y teniendo cuidado de no introducir sesgos en su análisis, desgranó minuciosamente los datos. Sin embargo, independientemente de la forma en que Ballesteros llevara a cabo su análisis, descubrió que los cangrejos de herradura estaban anidados en el árbol genealógico de los arácnidos.
Dice que su enfoque sirve de advertencia para otros biólogos evolutivos que pueden estar inclinados a seleccionar los datos que parecen más fiables, o a descartar los datos que no parecen encajar. Los investigadores podrían, por ejemplo, «forzar» sus datos para situar a los cangrejos herradura entre los crustáceos, dice Sharma, pero no sería preciso. El equipo de investigación lo intentó y encontró cientos de genes que apoyaban árboles incorrectos.
Ballesteros anima a otros a someter sus datos evolutivos a este tipo de metodología rigurosa, porque «la evolución es complicada»
Por qué los cangrejos herradura son habitantes del agua mientras que otros arácnidos colonizaron la tierra sigue siendo una pregunta abierta. Estos animales pertenecen a un grupo llamado Chelicerata, que también incluye a las arañas de mar. Las arañas de mar son artrópodos marinos como los cangrejos de herradura, pero no son arácnidos.
«Lo que concluye el estudio es que la conquista de la tierra por parte de los arácnidos es más compleja que un evento de tradición única», dice Ballesteros.
Es posible que el ancestro común de los arácnidos evolucionara en el agua y sólo grupos como las arañas y los escorpiones llegaran a la tierra. O bien, un ancestro común puede haber evolucionado en tierra y luego los cangrejos de herradura recolonizaron el mar.
«La gran pregunta que perseguimos es la historia de la terrestrialización», dice Sharma.
Para Ballesteros, que ahora estudia la evolución de la ceguera en las arañas que viven en las profundidades de las cuevas de Israel, sus motivaciones llegan al corazón de la propia naturaleza humana.
«Consigo mirar con curiosidad infantil y preguntarme: ‘¿Cómo llegó a existir toda esta diversidad?», dice. «Es increíble lo que existe, y nunca pensé que tendría el privilegio de poder hacer esto».