Els oceans estan plens de diversitat desconeguda. De la gran quantitat de formes de vida del planeta, s'estima que s'han descrit menys del 25%, potser fins i tot menys del 0,01%. Dins d'aquesta llista, els organismes microscòpics estan especialment mal representats: mentre que fins al 80% de tots els eucariotes són protistes (és a dir, eucariotes unicel·lulars), aquests representen només el 3% de les espècies eucariotes descrites. No obstant això, algunes d'aquestes espècies desconegudes inclouen llinatges que poden ser clau per a comprendre l'origen i evolució dels organismes multicel·lulars.

Ara, investigadors de l'Institut de Biologia Evolutiva (IBE), un centre mixt del Consell Superior d'Investigacions Científiques (CSIC) i la Universitat Pompeu Fabra, han combinat el poder de l'anàlisi de xarxes complexes amb la seqüenciació massiva d'ADN mitjançant metabarcoding per a identificar la biodiversitat microbiana no descrita dels oceans del món y així abocar llum sobre l'origen i els processos evolutius que van donar lloc als animals multicel·lulars a partir dels nostres avantpassats unicel·lulars.

Per a això, Iñaki Ruiz-Trillo, investigador principal del Multicellgenome Lab de l'IBE, i la recentment doctora Alicia S. Arroyo, del mateix grup, juntament amb col·legues de l'Institut de Systématique, Évolution, Biodiversité (França), han buscat els parents vius unicel·lulars més pròxims als animals, un grup de protistos conegut com els holozous. Segons Ruiz-Trillo, "investigacions anteriors havien suggerit que molts membres d'aquest clan romanien sense caracteritzar, proporcionant una imatge incompleta de l'origen de la multicel·lularitat, i volíem omplir aquest espai".

En el seu estudi, els autors han analitzat dades de més de 1.000 mostres d'aigua de l'oceà, preses en 210 llocs de tot el món. Les mostres es van recollir a bord de la goleta Tara, que va recórrer el món com a part d'una expedició de quatre anys per a mostrejar i caracteritzar la diversitat planctònica. Pel fet que només es va seqüenciar una petita part del genoma de cada espècie, Ruiz-Trillo et al. van combinar el metabarcoding (un mètode d'identificació d'espècies que utilitza una petita secció d'ADN) i xarxes de similitud genètica per primera vegada, per a analitzar les dades i revelar relacions evolutives ocultes.

Els autors han analitzat dades de més de 1.000 mostres d'aigua oceànica preses de 210 llocs de tot el món, recollides a bord de la goleta Tara.

Fent servir aquest enfocament, els investigadors van identificar més de 2.000 seqüències úniques que, probablement, representen holozous unicel·lulars desconeguts en els oceans del món. “Aquesta poderosa tècnica ens ha permès analitzar milions de seqüències d'ADN d'una petita mostra d'aigua i també saber quin tipus d'espècies habiten l'ecosistema corresponent amb gran precisió”, afegeix Ruiz-Trillo.

"La combinació de xarxes de metabarcoding i semblança de gens ens ha permès analitzar milions de seqüències d'ADN a partir d'una petita mostra d'aigua i conèixer també quin tipus d'espècies habiten aquell ecosistema amb molta precisió", afegeix Ruiz-Trillo, investigador de l'IBE i líder d'aquest estudi.

En particular, els investigadors van identificar un grup d'organismes que estan estretament relacionats amb els coanoflagelats, considerats els parents vius més pròxims dels animals. A causa d'aquesta relació, les anàlisis futures d'aquest grup recentment descobert, al qual els autors denominen MASHOL (Marini Small HOLozoa), podrien proporcionar una nova perspectiva sobre l'evolució de la multicel·lularitat i l'origen dels animals.

Els investigadors van identificar un grup d'organismes estretament relacionats amb els coanoflagel·lats, considerats els parents vius més propers dels animals.

A més del descobriment d'aquest nou grup, l'estudi proporciona la primera anàlisi de la distribució geogràfica de diversos holozous, identificant subgrups que són més abundants en els oceans Àrtic, Pacífic Sud, Pacífic Nord o Atlàntic, així com aquells que prefereixen aigües més profundes o menys profundes. “Les nostres anàlisis brinden una pista sobre on començar a buscar noves espècies o branques. L'arbre de la vida és immens, i descobrir noves espècies microbianes és un treball ardu i que requereix molt de temps. El nostre estudi suggereix hàbitats on aquests organismes poden estar situats, així com les característiques que podrien tenir en funció de les seves relacions filogenètiques”, comenta Alicia S. Arroyo, primera autora de l'estudi.

La metodologia recentment desenvolupada podria ajudar a desxifrar noves espècies i relacions evolutives entre diferents parents unicel·lulars d'animals i també facilitar el camí cap a una millor comprensió de l'origen i evolució de la multicel·lularitat.

Article de referència: 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