27. La Diversificación Cámbrica y el Ensamblado de los Planes de organización corporal de los Animales, Parte 1

12 de Septiembre de 2013. Temas: Genética, Historia de la Vida

"Mobius" Modern hanging mobile art sculpture by Julie Frith

Nota: Esta serie de artículos ha sido concebida como una introducción básica a la ciencia de la evolución para no especialistas. Aquí se puede ver la introducción a esta serie o volver al índice aquí.

En este artículo introducimos la diversificación cámbrica y discutimos cómo el origen, paso a paso, de los actuales “planes de organización corporal” permite realizar predicciones testables sobre los patrones del registro fósil. 

La “Explosión” Cámbrica

En el artículo anterior discutíamos las pruebas de dos antiguos fenómenos endosimbióticos, que condujeron hasta las mitocondrias y los cloroplastos, y que tuvieron un profundo impacto en la evolución subsiguiente de la diversidad de los eucariotas. Otro suceso que también influiría profundamente en el futuro de la vida animal sobre la tierra fue la espectacular diversificación de los grupos de animales durante el Cámbrico, un período que se extiende desde hace 542 millones de años hasta hace 488 millones de años.

Lo que resulta especialmente fascinante del período Cámbrico es que representa el primer registro fósil de muchos de los grupos de animales que presentan algún parecido discernible con los animales que todavía existen hoy en día. “Discernible” no significa, desde luego, que lo que vemos en el Cámbrico nos resulte familiar - porque la fauna cámbrica es muy diferente de los organismos actuales- pero sí que es la primera aparición de rasgos, en el registro fósil, que reconocemos como característicos de los grupos de organismos relacionados que observamos hoy en día. En otras palabras, ciertos rasgos que observamos en el Cámbrico resultan familiares, aunque la combinación de rasgos que podemos ver en los animales del Cámbrico es a menudo diferente de lo que vemos en los grupos actuales. Sin embargo, es interesante determinar cuándo aparecieron por primera vez los grupos que vemos actualmente; cuándo aparecieron los primeros “artrópodos”, o los primeros “vertebrados”, por ejemplo.

Si estamos pensando en si esto introduce algo como un “sesgo moderno” en favor del estudio del registro fósil, es cierto: efectivamente, los científicos están utilizando las características de los organismos actuales para intentar situar a los organismos extintos en grupos relacionados en mayor o menor grado. Sin embargo, antes de ver cómo sucede todo esto en los estudios sobre el Cámbrico, tenemos que explorar unos cuantos conceptos sobre las filogenias, más profundos que los que hemos visto hasta aquí.

 

Evolución y taxonomía

Los biólogos han estado tratando de hacer Taxonomía, es decir, de agrupar los organismos en categorías lógicas, desde tiempos de Linneo, en el s. XVIII. Dado el poder explicativo de la teoría evolutiva, y su posición actual como teoría fundacional en la Biología, esta práctica trata ahora de agrupar a los organismos por su parentesco evolutivo. Con este enfoque, las clasificaciones más lógicas son las llamadas monofiléticas - término técnico que significa sólo que se trata de una población ancestral común y de todas sus especies descendientes. Una forma fácil de reconocer un grupo monofilético es imaginar la filogenia como una escultura móvil: un grupo monofilético puede “quitarse” del móvil con un solo corte. Cualquier otro tipo de agrupación requeriría dos o más cortes para hacerse. Por ejemplo, en la filogenia siguiente, la agrupación de A, B y C es monofilética, mientras que la de B, C y D no lo es:

 

Un solo corte (la línea azul) elimina todo un grupo “monofilético” de una filogenia. La ciencia de clasificar los organismos (Taxonomía) es un intento de organizar a las especies en grupos monofiléticos.

La agrupación de B, C, y D no es monofilética, porque requiere al menos dos “cortes” para eliminarla de su filogenia. La agrupación taxonómica correcta que incluyera a (B, C y D), tendría que incluir también a A para ser monofilética.

 

Sin embargo, la utilización de los grupos monofiléticos como base de la taxonomía no está exenta de dificultades. Una de ellas surge cuando aplicamos la tendencia natural a utilizar las combinaciones de rasgos que encontramos en los organismos actuales como base para la clasificación de todos los organismos, a lo largo de toda la historia evolutiva. Veamos con más detalle un ejemplo, para darnos cuenta de cuál es el tema.

 

Por favor, ¿podrían ponerse de pie los primeros artrópodos “de verdad”?

Los artrópodos son un grupo de organismos, muy diverso y exitoso, que incluye, entre otros, a los insectos actuales, los crustáceos y los arácnidos (arañas y escorpiones). La evidencia apunta a que los artrópodos son un grupo monofilético. Todos los artrópodos vivientes tienen un juego de caracteres diagnósticos tales como un esqueleto externo duro, (el exoesqueleto), un cuerpo dividido en segmentos especializados, y unos apéndices especializados. Aunque estas características resultan útiles para definir a los artrópodos actuales, esos mismos criterios resultan menos útiles a medida que viajamos hacia atrás en la historia evolutiva de los artrópodos. La razón es muy sencilla: desde un punto de vista evolutivo, uno no esperaría que estos rasgos tan distintos hubieran surgido, como una unidad, de un plumazo. Más bien lo que se esperaría sería que esos rasgos hubieran surgido a lo largo del tiempo en el linaje que conduce a los artrópodos actuales. De ser así, y si las poblaciones divergieron del linaje artrópodo para formar especies, a medida que estos rasgos se iban adquiriendo, lo que esperaríamos sería encontrar en el registro fósil especies que no tuvieran el juego completo de caracteres “de artrópodo” sino sólo una parte de ellos:

 

Por ejemplo, basándonos en la filogenia anterior, podríamos esperar encontrarnos en el registro fósil dos grupos de organismos “de tipo artrópodo”: (1) algunas especies que tuvieran sólo uno de los tres rasgos, por ejemplo sólo apéndices especializados, y (2) otras especies que tuvieran apéndices especializados y también segmentos. Si tales especies o grupos de especies existieron, nos proporcionarían simultáneamente información sobre cómo el juego de caracteres de los artrópodos se habría adquirido a lo largo del tiempo y desdibujarían la diferenciación entre los artrópodos y las otras formas de vida. De hecho, estas especies representarían “formas de transición” en el sentido de que tendrían juegos intermedios de caracteres propios, que indicarían los pasos que el linaje de los artrópodos habría recorrido para llegar al conjunto “actual” de caracteres.

En otras palabras, el grupo taxonómico de los “artrópodos” es algo arbitrario en su clasificación, porque estamos optando por “cortar” un grupo monofilético en un punto concreto de la filogenia, cuando sería igualmente apropiado cortarlo por otro sitio, mucho más atrás en el tiempo, e incluir más especies (o más tarde en su historia e incluir menos).

Aunque entender la historia evolutiva de un grupo monofilético no se presta a tomarlo, una de dos, negro sobre blanco, por un tipo de clasificación taxonómica1, sí es muy útil para determinar cómo surgieron los complejos planes de organización corporal de una manera progresiva, paso a paso. En nuestro próximo artículo, continuaremos explorando esta idea, examinando algunos de los animales cámbricos con más detalle.

Lecturas complementarias:

Budd, G.E. (2008). The earliest fossil record of the animals and its significance Phil. Trans. R. Soc. B  363, doi: 10.1098/rstb.2007.2232

Budd, G.E. and Telford, M.J. (2009). The origin and evolution of arthropods. Nature 457, 812-817 doi:10.1038/nature07890

Notas

- Nota del T.: en el original: “a monophyletic group does not lend itself to black-and-white, either/or types of taxonomic classification”.



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