Los calamares sobrevivieron a la mayor extinción de la Tierra y dominaron los océanos

Los calamares y las sepias son considerados algunos de los animales más fascinantes del océano, conocidos por su piel cambiante y su movimiento ágil. Durante décadas, los científicos intentaron desentrañar cómo estos seres inusuales evolucionaron. Sin embargo, el progreso fue lento debido a su escaso registro fósil y a la complejidad de sus genomas. Recientemente, una nueva investigación ha comenzado a proporcionar respuestas más claras.

Un estudio publicado en Nature Ecology & Evolution por investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST) combinó grandes conjuntos de datos genómicos con tres genomas de calamares secuenciados recientemente. Este trabajo reveló un patrón de "mecha larga" que explica cómo los calamares y las sepias, conocidos colectivamente como cefalópodos decápodos (de diez extremidades), evolucionaron hasta convertirse en el diverso grupo que conocemos hoy.

El Dr. Gustavo Sánchez, autor principal del estudio y científico del OIST, comentó: "Los calamares y las sepias son criaturas notables, pero su evolución ha sido notoriamente difícil de estudiar. La cuestión de su ascendencia ha estado bajo investigación durante décadas, y muchos grupos de investigación han propuesto diferentes hipótesis evolutivas basadas en diversas características morfológicas y conjuntos de datos moleculares. Con nuestra nueva información genómica, hemos podido resolver algunos de los misterios que rodean sus orígenes".

Una imagen más clara de la evolución de calamares y sepias

Los calamares y las sepias habitan en entornos que van desde las aguas profundas del océano hasta las regiones costeras poco profundas. A pesar de su diversidad, la mayoría comparte una característica: un caparazón interno. Esta estructura varía ampliamente, desde el redondeado hueso de sepia en las sepias hasta el delgado y afilado gladio en muchos calamares, así como el caparazón en espiral del calamar caracol. Algunas especies de aguas poco profundas incluso han perdido el caparazón por completo.

Entender cómo se relacionan estas diferentes formas ha sido un desafío. Sánchez explicó: "Las reconstrucciones anteriores de la evolución de los decápodos se construyeron a partir de conjuntos de datos con resolución limitada y estaban sujetas a señales sesgadas, lo que oscurecía las verdaderas relaciones entre las diferentes especies. Los datos de genoma completo ahora proporcionan una imagen más clara y consistente de cómo evolucionaron estos animales".

La secuenciación de los genomas de calamares no es una tarea sencilla. Sus genomas a menudo son hasta el doble del tamaño del genoma humano, lo que requiere tecnología avanzada y un poder computacional significativo para su análisis. La recolección de muestras adecuadas también es difícil, ya que se necesita ADN fresco y muchas especies viven en hábitats remotos o de difícil acceso. "Algunas linajes son abundantes y muy diversos solo en sistemas de arrecifes tropicales como el Archipiélago de Ryukyu, mientras que otros son enigmáticos y solo se conocen en el océano profundo. Tuvimos la suerte de encontrar algunas especies clave en nuestra puerta en Okinawa y colaborar con colegas que tienen acceso a muestras más desafiantes", agregó Sánchez.

Construyendo el primer árbol evolutivo integral

El equipo de investigación construyó el primer árbol evolutivo para los decápodos basado en secuencias genómicas de casi todas las principales líneas. Este logro fue posible gracias a una colaboración global durante cinco años, que incluyó el Proyecto de Genómica de Simbiosis Acuática financiado por el Wellcome Sanger Institute. El proyecto tiene como objetivo secuenciar genomas de una amplia gama de especies marinas y de agua dulce, incluidos los cefalópodos. Sánchez lideró la rama japonesa de este esfuerzo.

"Dentro del proyecto de simbiosis, hemos estado secuenciando genomas de manera constante durante varios años, pero quedaban algunos huecos clave. En este estudio, pudimos llenar estas piezas faltantes del rompecabezas", confirmó Sánchez.

Una especie particularmente importante fue el raro calamar caracol, Spirula spirula. Su inusual caparazón interno ha confundido a los científicos durante mucho tiempo. El coautor Dr. Fernando Ángel Fernández-Álvarez del Instituto Español de Oceanografía reconoció su importancia desde el principio. "En el pasado, la estructura del caparazón del calamar caracol llevó a algunos científicos a concluir erróneamente que estaba estrechamente relacionado con las sepias", comentó Fernández-Álvarez. "Creí que este genoma podría ayudar a cerrar un hueco clave y aportar claridad a las preguntas evolutivas más amplias sobre los cefalópodos".

Un origen en aguas profundas y una evolución de "mecha larga"

Al combinar datos genómicos con evidencia fósil, los investigadores reconstruyeron tanto la cronología como el contexto ambiental de la evolución de los calamares y las sepias.

"Nuestro análisis muestra que estos animales se originaron en el océano profundo, un hábitat que todavía alberga especies como el calamar caracol", dijo Sánchez.

El estudio indica que los principales grupos de decápodos se separaron por primera vez hace aproximadamente 100 millones de años durante el período Cretácico medio. Más tarde, alrededor de 66 millones de años atrás, la extinción masiva del Cretácico-Paleógeno (K-Pg) eliminó aproximadamente tres cuartas partes de las especies de la Tierra, incluidos los dinosaurios. A pesar de este evento catastrófico, los ancestros de los calamares sobrevivieron.

Los científicos creen que estos primeros cefalópodos encontraron refugio en pequeños bolsillos ricos en oxígeno en el océano profundo. Sánchez explicó: "La superficie del mar habría sido un ambiente muy duro para los cefalópodos. En ese momento, habría muy pocos hábitats adecuados ricos en oxígeno cerca de las costas. La intensa acidificación del océano en aguas más someras también habría degradado sus caparazones, por lo que el hecho de que alguna forma de esta característica se haya mantenido a lo largo de su historia evolutiva es evidencia de sus orígenes en el océano profundo".

Con la recuperación del planeta, los arrecifes de coral comenzaron a regresar, creando nuevos ecosistemas en aguas poco profundas. Muchas linajes de calamares y sepias luego se expandieron a estos entornos.

"Después de las primeras divisiones de linaje en el Cretácico, no vemos mucho ramificación durante muchos decenas de millones de años. Sin embargo, en el período de recuperación del K-Pg, de repente vemos una rápida diversificación, a medida que las especies se adaptan y evolucionan a nuevos y cambiantes ecosistemas. Este es un ejemplo de un modelo de 'mecha larga'; un período de cambio limitado seguido de una explosión de diversidad", explicó Sánchez.

Lo que estos genomas revelan sobre la innovación cefalópoda

Los investigadores creen que este trabajo proporciona una base sólida para futuros estudios sobre las características únicas de los calamares y las sepias.

"Los calamares y las sepias tienen tantas características únicas en comparación con otros grupos de animales, lo que los convierte en una fuente inagotable de inspiración para los científicos", afirmó el Prof. Daniel Rokhsar, jefe de la Unidad de Genética Molecular. "Con estos genomas y con una imagen clara de sus relaciones evolutivas, podemos hacer comparaciones significativas para descubrir los cambios moleculares asociados con las principales innovaciones cefalópodas, desde la aparición de órganos novedosos y camuflaje dinámico hasta la complejidad neural que respalda su notable comportamiento".

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