Los océanos están llenos de diversidad desconocida. De la gran cantidad de formas de vida del planeta, se estima que se han descrito menos del 25%, quizás incluso menos del 0,01%. Entre esta lista, los organismos microscópicos están especialmente mal representados: mientras que hasta el 80% de todos los eucariotas son protistas (es decir, eucariotas unicelulares), estos representan solo el 3% de las especies eucariotas descritas. Sin embargo, algunas de estas especies desconocidas incluyen linajes que pueden ser clave para comprender el origen y evolución de los organismos multicelulares.

Actualmente, investigadores del Instituto de Biología Evolutiva (IBE), un centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat Pompeu Fabra, han combinado el poder del análisis de redes complejas con la secuenciación masiva de ADN mediante metabarcoding para identificar la biodiversidad microbiana no descrita de océanos del mundo y así arrojar luz sobre el origen y los procesos evolutivos que dieron lugar a los animales multicelulares.

Para ello, Iñaki Ruiz-Trillo, investigador principal del Multicellgenome Lab del IBE, y la recientemente doctora Alicia S. Arroyo, del mismo grupo, junto con colegas del Institut de Systématique, Évolution, Biodiversité (Francia), han buscado los parientes vivos unicelulares más cercanos a los animales, un grupo de protistas conocido como los holozoos. Según Ruiz-Trillo, "investigaciones anteriores habían sugerido que muchos miembros de este clan permanecían sin caracterizar, proporcionando una imagen incompleta del origen de la multicelularidad, y queríamos llenar este vacío".

En su estudio, los autores han analizado datos de más de 1.000 muestras de agua del océano, tomadas en 210 lugares de todo el mundo. Las muestras se recogieron a bordo de la goleta Tara, que recorrió el mundo como parte de una expedición de cuatro años para muestrear y caracterizar la diversidad planctónica. Debido a que solo se secuenció una pequeña parte del genoma de cada especie, Ruiz-Trillo et al. combinaron el metabarcoding (un método de identificación de especies que utiliza una pequeña sección de ADN) y redes de similitud genética por primera vez, para analizar los datos y revelar relaciones evolutivas ocultas.

Los autores han analizado datos de más de 1.000 muestras de agua del océano tomadas de 210 lugares en todo el mundo, recogidas a bordo de la goleta Tara.

Empleando este enfoque, los investigadores identificaron más de 2.000 secuencias únicas que, probablemente, representan holozoos unicelulares desconocidos de los océanos del mundo. “Esta poderosa técnica nos ha permitido analizar millones de secuencias de ADN de una pequeña muestra de agua y también saber qué tipo de especies habitan el ecosistema correspondiente con gran precisión”, añade Ruiz-Trillo.

La combinación de metabarcoding y redes de similitud genética nos ha permitido analizar millones de secuencias de ADN a partir de una pequeña muestra de agua y también conocer con gran precisión qué tipo de especies habitan ese ecosistema ”, añade Ruiz-Trillo, investigador del IBE y líder de este estudio.

En particular, los investigadores identificaron un grupo de organismos que están estrechamente relacionados con los coanoflagelados, considerados los parientes vivos más cercanos de los animales. Debido a esta relación, los análisis futuros de este grupo recién descubierto, al que los autores denominan MASHOL (Marine Small HOLozoa), podrían proporcionar una nueva perspectiva sobre la evolución de la multicelularidad y el origen de los animales.

Los investigadores identificaron un grupo de organismos que están estrechamente relacionados con los coanoflagelados, considerados los parientes vivos más cercanos de los animales.

Además del descubrimiento de esta nueva rama, el estudio proporciona el primer análisis de la distribución geográfica de varios holozoos, identificando subgrupos que son más abundantes en los océanos Ártico, Pacífico Sur, Pacífico Norte o Atlántico, así como aquellos que prefieren aguas más profundas o menos profundas. “Nuestros análisis brindan una pista sobre dónde empezar a buscar nuevas especies o ramas. El árbol de la vida es inmenso, y descubrir nuevas especies microbianas es un trabajo arduo y que requiere mucho tiempo. Nuestro estudio sugiere hábitats donde estos organismos pueden estar ubicados, así como las características que podrían tener en función de sus relaciones filogenéticas”, comenta Alicia S. Arroyo, primera autora del estudio.

La metodología recientemente desarrollada podría ayudar a descifrar nuevas especies y relaciones evolutivas entre diferentes parientes unicelulares de los animales y también facilitar el camino hacia una mejor comprensión del origen y evolución de la multicelularidad.

Artículo de referencia: Arroyo, A. et al. (2020) Gene similarity networks unveil a potential novel unicellular group closely related to animals from the Tara Oceans expedition. Genome Biology and Evolution, Volume 12, Issue 9 (2020), 1664 - 1678;  https://doi.org/10.1093/gbe/evaa117