Esponges contra ctenòfors: quin va ser el primer animal?

Una de les transformacions més importants en la història de la vida es va produir fa més de 600 milions d’anys, quan un organisme unicel·lular va originar els primers animals. L’evolució va portar els animals, amb els seus cossos pluricel·lulars, a adquirir un amplíssim ventall de formes, com ara les balenes, que pesen unes 200 tones; les aus, que s’eleven cel amunt fins a gairebé 10 quilòmetres d’altitud, o les serps de cascavell, que recorren sinuosament les dunes del desert.

Els científics es pregunten des de fa temps com eren els primers animals, què en caracteritzava l’anatomia i com trobaven l’aliment. En un estudi publicat recentment, un equip de científics expliquen que han trobat respostes prometedores en un grup poc conegut de criatures gelatinoses anomenades ctenòfors. Tot i que la qüestió de com van ser els primers animals continua sent un misteri, els científics han descobert que els ctenòfors pertanyen a la branca més profunda de l’arbre filogenètic del regne animal.

L’origen dels animals

El debat sobre l’origen dels animals fa dècades que perdura. En un primer moment, els científics depenien en gran mesura de les restes fòssils per reunir proves. Els fòssils més antics que s’ha confirmat que corresponen a animals daten de 580 milions d’anys enrere, tot i que alguns investigadors asseguren haver-ne trobat d’encara més antics. El 2021, per exemple, la paleontòloga canadenca Elizabeth Turner va comunicar que havia descobert fòssils de 890 milions d’anys d’antiguitat, que atribuïa a possibles esponges.

Que les esponges fossin l’animal més antic tindria molt de sentit. Són éssers simples, sense musculatura ni sistema nerviós. Es fixen al fons marí, des d’on es dediquen a alimentar-se de partícules que atrapen filtrant aigua per un laberint de porus.

El cert és que les esponges són tan simples que el sol fet que siguin animals pot resultar sorprenent. Això no obstant, la seva composició molecular en revela la pertinença al regne animal: produeixen certes proteïnes, com ara el col·lagen, que tan sols sintetitzen els animals. A més, el seu ADN revela que estan més emparentades amb els animals que amb la resta de formes de vida.

Des dels anys 90, a mesura que es va anar recopilant ADN d’un nombre cada cop més gran d’espècies animals, els científics han intentat dibuixar l’arbre filogenètic del regne animal. Alguns estudis situaven les esponges a la branca més profunda de l’arbre. Segons aquesta hipòtesi, els animals no van desenvolupar el sistema nerviós fins després que les esponges n'esdevinguessin una branca separada.

Tanmateix, a principis dels 2000, altres científics van arribar a una conclusió sorprenentment diferent. Van concloure que la branca més profunda dels animals era la formada pels ctenòfors, éssers esvelts i ovalats que sovint presenten un conjunt de cintes iridescents característiques que fan pampallugues en la foscor de les profunditats marines.

Molts experts es van mostrar reticents a acceptar una conclusió com aquesta, ja que implicava que l’evolució del regne animal fos més estranya del que havien previst. I és que els ctenòfors no són tan simples com les esponges, atès que estan dotats de sistema nerviós: una xarxa de neurones que n’encercla l’organisme i en controla la musculatura.

Per tal de tancar el debat entre els partidaris dels ctenòfors i els de les esponges, investigadors d’arreu del món van recopilar ADN de més espècies d’animals marins. A més, en lloc d’examinar un sol gen, els investigadors van trobar la manera de seqüenciar genomes sencers.

Tanmateix, l’allau de dades inèdites no va servir per tancar la controvèrsia. Alguns científics van acabar component un arbre en què les esponges ocupaven la branca més profunda, mentre que d’altres van situar els ctenòfors al capdavall.

Un nou mètode

Els autors de l’estudi, que es va publicar a la revista Nature, van recórrer a un nou mètode que permet reconstruir l’evolució dels animals a través de l’ADN.

En estudis anteriors ja s’havien examinat els fenòmens que poden fer que certes mutacions apareguin en branques diferents del regne animal. Una mutació pot provocar que una sola lletra del codi genètic, coneguda com a base, canviï i n'esdevingui una altra. En aquest cas, els descendents de l’animal passaran a heretar la mutació.

Aquestes mutacions, però, poden resultar marcadors de la història genètica poc fiables. Pot ser que, en una base, una lletra canviï per una altra i, milions d’anys més tard, torni a canviar per esdevenir la lletra original. Una altra possibilitat és que la mateixa base canviï a la mateixa lletra en dos llinatges que no guarden cap relació. Aquesta evolució paral·lela genera la ficció que els dos llinatges estan estretament emparentats.

En l’estudi esmentat, el biòleg evolutiu Darrin Schultz, de la Universitat de Viena, i els seus companys van examinar una altra mena de canvi genètic. Molt excepcionalment, un segment d’ADN de grans dimensions es trasllada accidentalment d’un cromosoma a un altre. Doncs bé, que aquest tipus de mutació de gran envergadura porti a engany els científics és menys probable. La probabilitat que precisament el mateix segment d’ADN es desplaci a exactament la mateixa ubicació per segona vegada és exorbitantment baixa. I la probabilitat que el segment retorni a exactament el mateix punt d’on prové és pràcticament nul·la. “És una prova directa d’un fet que es va produir”, assenyala el Dr. Schultz.

El seu equip va fer un seguiment dels desplaçaments de material genètic en els cromosomes de nou animals i tres parents unicel·lulars dels animals i va detectar una sèrie de segments d’ADN exactament en el mateix punt en els genomes de les esponges i la resta d’animals. Aquells mateixos segments, però, es trobaven en una posició diferent en els ctenòfors i els parents unicel·lulars dels animals. Aquest descobriment va fer concloure al Dr. Schultz i el seu equip que els ctenòfors es van constituir com una branca separada dels altres animals abans.

“És una mirada fresca amb un enfocament fresc de la qüestió”, comenta el biòleg evolutiu de la Universitat Vanderbilt Antonis Rokas, que no ha participat en l’estudi. En un treball del 2021, el Dr. Rokas i el seu equip també es van pronunciar a favor dels ctenòfors. El biòleg assegura que aquesta nova anàlisi proporciona una confirmació contundent. “He après a no dir mai que el debat està tancat —puntualitza el Dr. Rokas—, però això inclina la balança”.

L’estudi posa sobre la taula noves possibilitats intrigants respecte a les característiques de l’ancestre comú de tots els animals. Si els ctenòfors, que disposen de sistema nerviós i musculatura, són la branca més profunda de l’arbre filogenètic del regne animal, tal vegada els primers animals no eren tan simples i semblants a les esponges, sinó que també tenien sistema nerviós i músculs. A més, cal suposar que les esponges no van perdre el sistema nerviós fins més tard.

Neurones de ctenòfor

El Dr. Schultz comenta que no hem de pensar en els ctenòfors com uns fòssils vivents que no han evolucionat d’ençà de l’aparició dels animals. “Un ésser que és viu avui dia no pot ser l’ancestre d’una cosa que viu avui dia”, explica. Així doncs, els investigadors estan examinant els ctenòfors per veure quines semblances i diferències hi ha entre el seu sistema nerviós i el d’altres animals. Recentment, la biòloga cel·lular de la Universitat d’Oxford Brookes Maike Kittelmann i el seu equip van congelar larves de ctenòfor per poder-ne observar el sistema nerviós al microscopi. El que hi van veure els va deixar desconcertats.

En tot el regne animal, les neurones estan separades les unes de les altres per petits buits anomenats sinapsis. Les cèl·lules es comuniquen a través dels buits alliberant substàncies químiques. Ara bé, quan la Dra. Kittelmann i el seu equip van començar a inspeccionar les neurones dels ctenòfors es van adonar que els costava veure sinapsis entre les neurones. “En aquell moment ens vam dir: «És curiós, això»", explica. Al final van ser incapaços de trobar cap sinapsi entre les cèl·lules. De fet, el sistema nerviós dels ctenòfors està format per una xarxa contínua.

Quan, a l’abril, la Dra. Kittelmann i el seu equip van informar sobre les seves conclusions, van especular amb una altra possibilitat que explicaria l’origen dels animals: els ctenòfors podrien haver desenvolupat el seu peculiar sistema nerviós de manera independent a la resta d’animals a partir, en part, dels mateixos elements.

Actualment, la Dra. Kittelmann i el seu equip estan inspeccionant altres espècies de ctenòfors per determinar si aquesta idea se sosté. De tota manera, no els sorprendria endur-se una altra sorpresa. “No es pot donar res per fet”, adverteix la biòloga.