Hace unos meses, Chase Brownstein, un estudiante de Yale, y el profesor Thomas Near estaban en desacuerdo. Juntos, la pareja había escrito el primer estudio de su tipo que reconstruía la historia evolutiva de las lampreas, un antiguo grupo de peces sin mandíbula, utilizando materiales del registro fósil y análisis genómico. Ahora no están de acuerdo sobre dónde enviar sus hallazgos.
Apuntando alto, Brownstein esperaba publicar su trabajo en una de las revistas más prestigiosas del campo. Near, un distinguido ictiólogo que ha publicado docenas de artículos, se sentía menos ambicioso.
«Le dije: ‘Chase, este es un gran trabajo, pero no estoy seguro de que Nature o Current Biology estén a nuestro alcance’, dijo Near, profesor de ecología y biología evolutiva en la Facultad de Artes y Ciencias de Yale.
Brownstein, estudiante de último año de Yale College y autor principal del artículo, se mantuvo firme. Su persistencia valió la pena: Near finalmente cedió y, a fines de diciembre, el artículo se publicó en Current Biology, una revista académica de primer nivel.
«Chase tenía razón”, dijo Near, complacido de comer un pequeño cuervo. “Él dijo: ‘Si no juegas, no puedes ganar’. Fue la decisión correcta y un buen ejemplo del entusiasmo que aporta a nuestro trabajo”.
Es el tercer estudio revisado por pares que Near y Brownstein publican desde noviembre, y el estudiante de grado es el autor principal de los tres. Cada uno ayuda a iluminar el árbol evolutivo de un linaje específico de «fósiles vivientes», un término acuñado por Charles Darwin en «Sobre el origen de las especies» para describir organismos vivos que se parecen mucho a las especies extintas encontradas en el registro fósil o aquellos con linajes pobres en especies. .que se remontan a varios cientos de millones de años. (Los cangrejos de herradura son un ejemplo común.) Los otros dos estudios examinan Bowfin y Gar, peces de agua dulce que, como las lampreas, tienen linajes antiguos.
La colaboración continua de Near y Brownstein ejemplifica una oportunidad invaluable disponible para los estudiantes universitarios de Yale: la oportunidad de realizar investigaciones con académicos experimentados cuyo trabajo amplía los horizontes de sus respectivos campos.
También destaca el poder de las colecciones de Yale, en este caso, las que se encuentran en el Museo Peabody de Yale, para apoyar y permitir colaboraciones de investigación innovadoras.
Descubrimientos emocionantes
Los tres estudios ofrecen una nueva claridad y contexto a los aspectos fundamentales de la evolución de los vertebrados, dijo Brownstein, de 21 años, residente del Pierson College de Yale, que espera graduarse esta primavera.
La investigación de la lamprea ilustra bien este punto. Los primeros vertebrados, como las lampreas actuales, carecían de mandíbulas. Después de que los peces desarrollaran mandíbulas por primera vez hace 450 millones de años, eclipsaron rápidamente a sus contrapartes sin mandíbula. Las lampreas y los mixinos son los únicos peces sin mandíbula que sobreviven.
Antes del estudio, los orígenes de las aproximadamente 50 especies de lamprea existentes y la identidad de su antiguo ancestro común no estaban claros.
Usando datos genéticos, Brownstein y Near construyeron la primera filogenia completa, o historia evolutiva, de las lampreas vivientes. Lo ataron a un fósil, Mesomyzon mengae, que fecharon hace unos 125 millones de años y determinaron que es el ancestro común más antiguo conocido de las lampreas actuales. El descubrimiento les permitió calibrar el tiempo de la filogenia, lo que llevó a otra revelación: la diversificación de especies de lampreas es relativamente reciente en comparación con otros grupos principales, o clados, de vertebrados.
«Descubrimos que la gran mayoría de la diversidad de especies en las lampreas vivas en los últimos 100 millones de años, en lugar de 300 millones de años”, dijo Brownstein. “Su ritmo de especiación aumentó después del evento de extinción masiva en el límite Cretácico-Paleógeno, el impacto del asteroide que acabó con la mayoría de los dinosaurios.
«Esto significa que la diversidad que vemos en las lampreas es más contemporánea y similar a la que vemos en grupos de vertebrados que son mucho menos antiguos que las lampreas”, dijo.
El hallazgo tiene implicaciones para las lampreas vivas. Los peces sin mandíbula tienen dos tipos de estilo de vida: en uno, los adultos usan lenguas ásperas para perforar agujeros en la carne de sus anfitriones, y en el otro, las lampreas siguen siendo embriones durante la mayor parte de sus vidas antes de convertirse brevemente en adultos no parásitos que desovan y luego mueren. . .
«Lo que estamos viendo es que las divisiones en la filogenia donde tenemos la evolución de una especie parasitaria y no parasitaria son recientes y superficiales, lo que indica que, después de todo, es posible que no sean especies separadas», dijo Near, quien también es Bingham. Conservador Oceanográfico de Ictiología en el Museo Peabody. “Estas podrían ser solo diferentes estrategias de historia de vida que una sola especie está usando dadas las condiciones ambientales. Si es un mal año para ser un adulto parásito, se queda como un embrión. Esta sería una plasticidad de estilo de vida muy dramática”.
Los hallazgos también ofrecen información sobre la biogeografía de las lampreas, su distribución en el tiempo y el espacio, que muestran cómo se dispersaron por todo el mundo a medida que se separaban los continentes.
El segundo estudio se centra en los gars, un grupo de peces con aletas radiadas distribuidos en el este de América del Norte, América Central, el Caribe y Cuba. También combina la genómica y el análisis de fósiles para obtener una mejor comprensión de la biogeografía del grupo y cómo cambió a medida que cambiaban los continentes.
«Lo que muestra el trabajo de Chase es que los patrones de diversificación de linajes a través del tiempo profundo hasta el presente coinciden con eventos paleogeográficos de tiempo muy profundo que afectaron a los continentes”, dijo Near sobre el estudio, que se publicó en diciembre en la revista Systematic Biology.
El tercer estudio, publicado en noviembre en la revista Biology Letters de la Royal Society, se centra en la diversidad de especies de aletas de arco, un pez óseo nativo del este de América del Norte y otro ejemplo de un fósil viviente.
Para ese estudio, Brownstein y Near usaron datos genéticos y evidencia fósil para ver si había diversidad oculta en la rama del árbol evolutivo del aleta de arco, que anteriormente se pensaba que contenía una sola especie viva. Encontraron evidencia de que hay dos especies de aletas de arco: la recién descubierta que habita en la costa este del Golfo de los Estados Unidos y la otra distribuida por todo el noreste de los Estados Unidos, la región de los Grandes Lagos y el río Mississippi.
«Esta nueva especie rompe la larga rama evolutiva de la aleta de arco en dos”, dijo Brownstein.
Colaboración respaldada por colecciones
La colaboración de Near y Brownstein se beneficia de su proximidad al Museo Peabody, que alberga extensas colecciones de fósiles y especímenes de especies vivas.
Los estudios de gar y bowfin involucraron el análisis de especímenes fósiles del Peabody. (El análisis de aleta de proa involucró mirar dentro de los cráneos de peces fosilizados usando un escáner CT). Las muestras de tejido utilizadas en los diversos análisis genómicos se extrajeron de la colección criogénica del museo, que conserva tejidos en condiciones ultra frías.
«Se necesitan colecciones de museo sólidas para hacer este trabajo”, dijo Brownstein. “Las hipótesis que estamos utilizando como base para nuestras suposiciones deben validarse con especímenes, lo que requiere un museo. Resulta que tenemos uno genial aquí mismo.
Cuando Brownstein llegó por primera vez al campus hace unos años, estaba ansioso por combinar sus intereses en paleontología y biología evolutiva. Trabajar en el laboratorio de Near le ha permitido hacer precisamente eso, al mismo tiempo que realiza importantes descubrimientos científicos en el proceso.
«Creo que extraer información tanto de fósiles como de especies vivas para comprender mejor el árbol de la vida es el camino a seguir para este tipo de biología evolutiva”, dijo. «Me siento muy afortunado de estar aquí haciendo este trabajo bajo la guía de asesores como el profesor Near y con acceso a las extraordinarias colecciones de Peabody».
Para Near, quien también es director de Saybrook College, ser mentor de estudiantes universitarios talentosos es lo más destacado de trabajar en Yale.
«Solía decir que un estudiante universitario particularmente capaz era un estudiante único en su carrera”, dijo Near. “Dejé de decir eso porque se seguía demostrando que estaba equivocado. La gran curiosidad intelectual de tantos de nuestros estudiantes es una de las alegrías de estar aquí. Yale es un lugar especial en ese sentido”.
Hizo hincapié en que el objetivo de su colaboración no es convertir a Brownstein en un ictiólogo, sino darle espacio para explorar sus intereses. El otoño pasado, fue el autor principal de otro estudio, publicado en Nature Communications, que identificó a los miembros definitivos más antiguos conocidos de un grupo evolutivo que incluye a todos los lagartos vivos y sus parientes extintos más cercanos. Colaboró en el artículo con los paleontólogos de Yale Jacques Gauthier y Bhart-Anjan S. Bhullar, ambos curadores del Museo Peabody.
«No se trata de canalizar a estudiantes talentosos a su programa de investigación”, dijo. “Se trata de poner a los estudiantes en contacto con las personas mejor situadas para ayudarlos a desarrollar sus habilidades y perseguir sus intereses. Nuestro objetivo es proporcionar un entorno de apoyo en el que cualquier estudiante de Yale pueda encontrar el camino que más le convenga”.
Ese ambiente de apoyo incluye la libertad de estar en desacuerdo, dijo Near, citando su disputa amistosa sobre dónde enviar el estudio de la lamprea.
La pareja tiene más estudios en preparación. Por un lado, que actualmente se encuentra en revisión, buscan aclarar la definición del término «fósil viviente» para algunas especies, cuestión que aún genera discordia en el campo. (Los expertos no se han decidido por una definición única y precisa para el término).
«Hay más por venir”, dijo Near.
