Los hongos prepararon el escenario para la vida en la tierra cientos de millones de años antes de lo que se pensaba

A partir de fósiles y pistas genéticas raras de “intercambio de genes”, los investigadores reconstruyen la cronología profunda de los hongos y revelan cómo ayudaron a dar forma a los ecosistemas primitivos de la Tierra

Se puede encontrar evidencia fósil clara en la mayoría de los cinco grupos principales: aquí vemos un fósil de Dickinsonia, que proporciona evidencia de vida animal antigua.Crédito de la imagen: Citronnel/Wikimedia Commons, copyright CC-BY-SA-4.0

Una nueva investigación publicada en Nature Ecology & Evolution arroja luz sobre las cronologías y las vías evolutivas de los hongos, hallando evidencia de su influencia en los antiguos ecosistemas terrestres. El estudio, dirigido por investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST) y colaboradores, indica la diversificación de los hongos cientos de millones de años antes de la aparición de las plantas terrestres.

Cinco caminos hacia un mundo complejo
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El profesor Gergely J. Szöllősi, autor del estudio y jefe de la Unidad de Genómica Evolutiva Basada en Modelos en OIST, explica los fundamentos de esta investigación. “La vida multicelular compleja —organismos compuestos por muchas células que cooperan y realizan funciones especializadas— evolucionó de forma independiente en cinco grupos principales: animales, plantas terrestres, hongos, algas rojas y algas pardas. En un planeta antaño dominado por organismos unicelulares, se produjo un cambio revolucionario no una vez, sino al menos en cinco ocasiones: la evolución de la vida multicelular compleja. Comprender cuándo surgieron estos grupos es fundamental para reconstruir la historia de la vida en la Tierra”.

Su surgimiento no se debió simplemente a la agrupación de células; fue el inicio de los organismos, donde las células asumieron funciones especializadas y se organizaron en tejidos y órganos distintos, de forma similar a nuestro propio cuerpo. Este salto evolutivo requirió nuevas herramientas sofisticadas, incluyendo mecanismos altamente desarrollados para que las células se adhirieran entre sí y sistemas intrincados para que se comunicaran a través del organismo, y surgió de forma independiente en cada uno de los cinco grupos principales.

Las dificultades de datar la divergencia evolutiva
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Para la mayoría de estos grupos, el registro fósil actúa como un calendario geológico, proporcionando puntos de anclaje en el tiempo profundo. Por ejemplo, las algas rojas aparecen posiblemente tan temprano como hace unos 1.600 millones de años (en fósiles candidatos similares a algas marinas de la India); los animales aparecen hace unos 600 millones de años (fósiles de Ediacara como la Dickinsonia acolchada similar a un panqueque); las plantas terrestres echan raíces hace aproximadamente 470 millones de años (pequeñas esporas fósiles); y las algas pardas (formas similares a las algas marinas) se diversificaron decenas a cientos de millones de años más tarde todavía. Con base en esta evidencia, emerge una imagen cronológica de la complejidad de la vida.

Y los hongos
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Sin embargo, existe una notable excepción a esta cronología basada en fósiles: los hongos. El reino fúngico ha sido durante mucho tiempo un enigma para los paleontólogos. Sus cuerpos, típicamente blandos y filamentosos, implican que rara vez se fosilizan bien. Además, a diferencia de los animales o las plantas, que parecen tener un único origen de multicelularidad compleja, los hongos desarrollaron este rasgo varias veces a partir de diversos ancestros unicelulares, lo que dificulta la identificación de un único evento de origen en el escaso registro fósil.

Leyendo el reloj genético
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Para superar las lagunas en el registro fósil de los hongos, los científicos utilizan un “reloj molecular”. El concepto es que las mutaciones genéticas se acumulan en el ADN de un organismo a un ritmo relativamente constante a lo largo de las generaciones, como el tictac de un reloj. Al comparar el número de diferencias genéticas entre dos especies, los investigadores pueden estimar cuánto tiempo hace que divergieron de un ancestro común.

Sin embargo, un reloj molecular no está calibrado; puede revelar tiempo relativo, pero no años absolutos. Para ajustarlo, los científicos necesitan calibrarlo con “puntos de anclaje” del registro fósil. Dada la escasez de fósiles de hongos, esto siempre ha sido un gran desafío. El equipo liderado por el OIST abordó este problema incorporando una nueva fuente de información: intercambios genéticos poco comunes entre diferentes linajes de hongos, un proceso conocido como transferencia horizontal de genes (HGT).

El profesor Szöllősi también nos explica este concepto: «mientras que los genes normalmente se transmiten verticalmente de padres a hijos, la transferencia horizontal de genes es como un gen que salta lateralmente de una especie a otra. Estos eventos proporcionan pistas temporales poderosas», afirma. «Si se descubre que un gen del linaje A ha saltado al linaje B, se establece una regla clara: los ancestros del linaje A deben ser mayores que los descendientes del linaje B».

Al identificar 17 transferencias de este tipo, el equipo estableció una serie de relaciones “más antiguo que/más joven que” que, junto con los registros fósiles, ayudaron a limitar y estrechar la cronología de los hongos.

Una nueva historia para un reino antiguo
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El análisis sugiere un ancestro común de los hongos actuales que data de hace aproximadamente 1400 a 900 millones de años, mucho antes de las plantas terrestres. Esta datación temporal respalda un largo preludio de interacciones entre hongos y algas que contribuyó a sentar las bases para la vida terrestre.

El Dr. Lénárd L. Szánthó, coautor principal de este estudio, enfatiza la importancia de estos hallazgos. «Los hongos dirigen los ecosistemas: reciclan nutrientes, se asocian con otros organismos y, en ocasiones, causan enfermedades. Determinar su cronología muestra que los hongos se diversificaron mucho antes que las plantas, lo que concuerda con las asociaciones tempranas con las algas que probablemente contribuyeron a allanar el camino para los ecosistemas terrestres».

Esta cronología revisada replantea fundamentalmente la historia de la colonización de la tierra por la vida. Sugiere que, durante cientos de millones de años, antes de que las primeras plantas verdaderas se arraigaran, los hongos ya estaban presentes, probablemente interactuando con las algas en comunidades microbianas. Esta larga fase preparatoria pudo haber sido esencial para que los continentes de la Tierra fueran habitables. Al descomponer las rocas y reciclar los nutrientes, estos hongos antiguos podrían haber sido los primeros verdaderos ingenieros de los ecosistemas, creando los primeros suelos primitivos y alterando fundamentalmente el entorno terrestre. Desde esta nueva perspectiva, las plantas no colonizaron un páramo yermo, sino un mundo que había sido preparado para ellas durante eones por la actividad ancestral y persistente del reino fúngico.

Información sobre los autores
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Este trabajo surgió de la Unidad de Genómica Evolutiva Basada en Modelos del OIST, codirigida por el Prof. Gergely J. Szöllősi y el Dr. Eduard Ocaña-Pallarès, con el Dr. Lénárd L. Szánthó y Zsolt Merényi como primeros autores. Se asociaron con colegas de toda Europa, incluido el grupo del Profesor László G. Nagy, que incluye a Zsolt Merényi, en el Centro de Investigación Biológica HUN-REN en Szeged, Hungría, un equipo conocido por la genómica evolutiva de hongos y la evolución de la multicelularidad. Otros colaboradores en este estudio incluyen al Prof. Philip Donoghue, quien dirige el Grupo de Paleobiología de la Universidad de Bristol, Reino Unido, y el Prof. Toni Gabaldón, del Instituto de Investigación Biomédica (IRB) y el Centro de Supercomputación de Barcelona (BSC), España, un experto en genómica comparativa.

Cita
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El estudio A timetree of Fungi dated with fossils and horizontal gene transfers (Un árbol del tiempo de hongos datado con fósiles y transferencias horizontales de genes) fue publicado en la revista Nature Ecology & Evolution

Financiación
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European Research Council, Biotechnology and Biological Sciences Research Council, Gordon and Betty Moore Foundation, Leverhulme Trust, John Templeton Foundation, Spanish Ministry of Science and Innovation, Catalan Research Agency (AGAUR), European Union’s Horizon 2020 programme, Gordon and Betty Moore Foundation, “la Caixa” Foundation, Instituto de Salud Carlos III, National Research Development and Innovation Office, European Research Council, FJS2021-046869-I funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033 and by European Union NextGenerationEU/PRTR, RYC2023-042807-I funded by MICIU/AEI/10.13039/501100011033 and by FSE+, Beatriu de Pinos programme, “la Caixa” Foundation, Janos Bolyai Research Scholarship of the Hungarian Academy of Sciences