LA FORÇA DE L'EVOLUCIÓ: QUÈ ENS DIUEN ELS METAZOUS MÉS ANTICS
¿Pot existir una medusa més forta que la base una muixeranga?, ¿és tan diferent un mamífer d'un corall o d'un pòlip?, ¿que coi es un ctenòfor?
Hi ha un assumpte en la biologia de l’evolució que du a la picota molts anys, produint debats acalorats i excavant trinxeres a ambdues bandes del debat. Pot ser aquesta descripció siga un poc exagerada, però allò què no es exagerat és dir que molta gent es decebrà en saber què aquest debat no va de l’evolució humana, de si som cooperatius o competitius per naturalesa o de si la guerra es consubstancial a l’esser humà. No. Aquest tema que du tant de temps pegant voltes als escrits acadèmics és l’aparició en l’evolució del múscul típic dels vertebrats, anomenat també múscul estriat, i la importància cabdal que tenen les meduses i els ctenòfors per a informar aquest debat.
Segur que esteu decebuts, veritat? Però vos convide a quedar-vos en aquest text per a descobrir que, moltes voltes, allò que pareix més simple i que és troba oblidat pot mostrar-nos molts mecanismes, en aquest cas, de la ciència.
Una de les primeres coses que podem aprendre estudiant l’origen del múscul esquelètic és que, per a comprendre com es desenvolupa un embrió d’animal em de conèixer la principal divisió que existix dintre del mon dels metazous. Existixen embrions amb només dos fulles embrionàries, que tècnicament s’anomenen ectoderma i endoderma, i que donaran lloc a estructures relacionades amb el tegument extern i al tub digestiu respectivament (açò, resumint-hi molt). I, d’altra banda, existixen embrions amb una tercera fulla embrionària, la mesoderma, que donarà lloc fonamentalment al múscul esquelètic i a l’esquelet. Evolutivament, la mesoderma prové de l’ectoderma.
Be, ja hem fet una primera distinció. Aprofundim un poc. Tradicionalment, s’ha considerar als animals «triblàstics» (que tenen les tres fulles embrionàries) com a «més evolucionats» per comptar amb aquesta «innovació evolutiva» de la mesoderma. Certament, posseir una tipologia cel·lular diversa permet l’especialització i, per tant, un objectiu increment de la complexitat tissular dins de l’organisme però com intel·ligentment assenyalava Stephen Jay Gould a Full House (1996), l’increment en la complexitat tissular d’una petita part dels metazous (i no diguem ja si considerem a tota la biota del planeta) no vol dir, I) que hi haja una tendència evolutiva cap a la complexitat i, II) una medusa i un esser humà estan exactament igual d’adaptats a aquest planeta terra; cadascú al seu nínxol ecològic (1).
Una altra derivada es que els organismes amb una major especialització cel·lular han «triat evolutivament». Han «escollit» cossos peribles front a la teòrica immortalitat de molts organismes unicel·lulars o organismes embriològicament més senzills, com els «diblàstics» (amb només dos fulles embriològiques). Fixem-nos, per exemple, en el cas del gènere d’hidrozous Hydra, uns cnidaris capaços de viure eternament entre altres coses, gràcies a que pràcticament cada cèl·lula del seu cos pot regenerar el seu cos (respectant sempre la dicotomia endoderma/ectoderma). En canvi, els organismes triblàstics amb més tipus cel·lulars hem tingut que conviure amb una especie de «tendència a la reversió» de l’especialització, que es descontrola, ens posa malalts i acaba amb tot el conjunt de l’organisme, i que es fa molt més probable amb el pas dels anys: el càncer.
CNIDARIS
Però anem per feina. Partim del següent fet biològic demostrat per anys i anys d’investigació embriològica: la tercera fulla embrionària, o mesoderma, dona origen al múscul esquelètic (per exemple, podeu consultar el clàssic de la biologia del desenvolupament de Scott F. Gilbert (2) on és recullen innumerables proves ja clàssiques d’aquest fet). En biologia les innovacions evolutives amb origen comú ens servixen per a classificar els organismes, tenint-los tots «guardats» al mateix calaix baix la premissa de l’origen comú (d’açò se'n diu cladisme. Hi han altres formes de classificar). Aquesta innovació es tan basal que, de fet, separa els porífers (esponges) i cnidaris (meduses, coralls, pòlips i hidrozous), que son diablàstics, de la resta d’animals, considerats triblàstics. Be, açò és el que sempre es conta a les classes de batxillerat i als cursos «bàsics» de zoologia i biologia del desenvolupament als graus de ciències biològiques.
Hi ha una màxima a la biologia. Res és categòric i absolut. Les dicotomies, categories, classificacions i conceptes que en tenim son el resultat d’una abstracció. Açò es cert per a qualsevol ciència, però en biologia tendim massa a convertir les categories en realitat científiques. Vos pose un exemple. Una qüestió tan complexa des del punt de vista biològic, com el sexe, està sent simplificat per molta gent de dins i fora de la biologia per tal de recolzar posicionaments polítics. Ha passat històricament també amb la mida del cervell, amb la suposada heretabilitat de la intel·ligència i, per tant, la justificació de programes discriminatoris cap a la gent de classe treballadora. I ha passat això mateix amb la categorització de les ètnies com a races: primer s’intenta categoritzar a la gent d’una determinada ètnia per les seues característiques físiques i, després, s'intenta correlacionar-les amb qüestions relatives a l'herència.
Veieu? La màxima a la biologia es que res és absolut. Si vos examineu a biologia i vos pregunten «les porífers sempre...» o «la fotosíntesis sempre...», recordeu: sempre és fals. La paraula sempre o mai, a biologia, no existix.
Per tant, continuem. És aquesta divisió entre diablàstics i triblàstics tan categòrica? Sempre el músculs esquelètic el trobarem als animals triblàstics com els mamífers, les estreles de mar o els insectes i només trobarem múscul llis als porífers, cnidaris i ctenòfors? Ara ja sabeu que contestar.
Katja Seipel i Volker Schmid de l’institut de zoologia del biocenter de Basilea (Suïssa) al 2005 varen fer un recull del que és sabia aleshores sobre aquest assumpte i resulta que bona part dels ctenòfors, meduses i pòlips hi ha, o be primordis evolutius de la musculatura estriada o be musculatura estriada verdadera (3). La larva dels cnidaris, anomenada «larva plànula» per motius morfològics evidents, expressa durant el seu desenvolupament cap a la fase adulta reproductiva (meduses o pòlips, segons la espècie de cnidari de la que parlem) proteïnes que son homòlogues a les proteïnes que regulen el desenvolupament embrionari del múscul estriat en els animals triblàstics.
Figura 1: Tall transversal d'una medusa tipus leptotecada típica (A) . A1 i A2 representen la distribució possible en d'aquesta musculatura en meduses que de tipus dispersiu o de tipus reproductiu. També tenim un tall tissular sota la microscòpia de fluorescència on s'ha tractat el teixit amb fal·loïdina, que s'unix específicament als filaments d'actina. Veiem com el múscul esquelètic presenta l'estructura típica organitzada en bandes d'aquests filaments, mentre el múscul llis travessat perpendicularment aquesta trama organitzada. La resta de indicacions son relatives a la morfologia de les meduses. Seipel & Schmid (2005).
Moltes espècies de meduses contenen anells de musculatura esquelètica perfectament distribuïts radialment que permeten la navegació «voluntària» de la medusa (Figura 1). Recordem que el múscul esquelètic respon als impulsos nerviosos del sistema nerviós de la medusa, mentre que el múscul llis, que està disposat arran tot el tegument que recobris interiorment l'ombrel·la de les meduses, es contrau autònomament en resposta a un canvi de potencial de membrana. Així pareix que altre mite de les meduses queda abolit: no totes les meduses tenen un desplaçament completament depenen de les corrents marines, algunes poden decidir deixar de contraure l'ombrel·la, o contreure-la més apresa, per tal de regular la seua posició en la columna d’aigua i per tal de desplaçar-se (encara que siga amb moltes limitacions).
A més, els autors ens recorden que una estructura derivada de la endoderma, l’anomenat entocodon, és l’estructura específica de la qual es desenvolupa aquest múscul estriat a les meduses. Allí també té lloc l’expressió de proteïnes homòlogues a aquelles que regulen el desenvolupament embrionari del múscul estriat en animals triblàstics.
Però no acaben ací les proves de l’evolució biològic que emmagatzemen els cnidaris. Una revisió recent de la literatura científica sobre les principals tendències evolutives dins dels metazous feta per V. V. Malakhova i M. M. Gantsevich de la Universitat de Moscou (Rússia) assenyala que els cnidaris son, de fet, animals bilaterals encara que tinguen aparentment una simetria radial (4). Penseu en una meduseta típica del Mediterrani. Es obvi que morfològicament és un disc i, si prestem més atenció a la seua morfologia, veurem que presenta normalment 4 cavitats gastrovasculars (una especie «d'estómac»), 4 gònades, etc. Però segons aquests autors açò seria una simetria radia que es diu «secundaria». És a dir, seria adaptativa, sent-hi el seu origen una simetria bilateral que sí en té la larva plànula de la que ja hem parlat.
Així doncs tenim que els cnidaris presenten dues característiques que anticipen ja als triblàstics: una capa de cèl·lules embrionàries que s’especialitza en la mobilitat i que acaba donant lloc a múscul esquelètic i una simetria bilateral embrionària que, en els triblàstics, és també present a l’adult.
CTENÓFORS I ESPONGES
Acaba ací la cosa? Doncs, evidentment no. Açò és biologia i qualsevol tema és complica fins a l’infinit. Els ctenòfors son també animals diablàstics caracteritzats per un tipus particular de cèl·lula capaç de produir substancies apegaloses útils per a capturar preses: els coloblasts. Els cnidaris també tenen el seu tipus cel·lular característic, els cnidòcits, que molts hem patit quan ens hem banyat a la mar Mediterrània. A més, alguns ctenòfors son aparentment similars a les meduses (açò ha donat lloc a que, en el passat se'ls classificara junts) mentre que, d’altres, son més similars a cucs poliquets (emparentats amb els cucs de terra) anomenades sovint «formes reptants» pel seu estil de vida bentònic.
Figura 2: Model hipotetic d'evolució dels animals proposat per Seipel & Schmid (2005). Els colors representen diferents capes embrionaries, marcant-se en roig la musculatura estriada i en verd la musculatura llisa. El blau representa el digestiu, mentre que el taronja mostraria el teixit gonadal.
Doncs be, els ctenòfors també tenen musculatura esquelètica (figura 2). La principal hipòtesis, aleshores, que podria explicar que tots aquests organismes diploblàstics tinguen un tipus tissular considerat, de forma clàssica, com a un tipus tissular propi dels animals triblàstics , és que la maquinaria genètica hi es disponible a l’ancestre comú de tots els animals i que les condicions de vida pareixen estimular en ambdós grups, l’evolució del teixit muscular estriat. Aquesta evolució en paral·lel, com a resposta a pressió evolutives similars, però no iguals, i en temps evolutius diferents, s’anomena analogia evolutiva. Mentre que la possessió comú de la maquinaria genètica que servix de base per a que el desenvolupament embrionari puga donar lloc a aquesta musculatura s’anomena homologia evolutiva. Pareix ser que el múscul esquelètic de diploblàstics i triblàstics té un origen evolutiu diferent (és una analogia) mentre que la maquinaria genètica es fonamentalment la mateixa (homologia).
Aquest potencial no ha estat utilitzat per els porífers (esponges) ja que no tenen cap tipus de teixit muscular pròpiament dit i no més, algunes espècies, tenen alguns tipus cel·lulars que poden ser contràctils.
REFERÈNCIES
Gould, S. J. (1996). Full house. Harvard University Press. Ed. 2011.
Gilbert, S. F. (2005). Biología del desarrollo. Ed. Médica Panamericana.
Seipel, K., & Schmid, V. (2005). Evolution of striated muscle: jellyfish and the origin of triploblasty. Developmental biology, 282(1), 14-26.
Malakhov, V. V., & Gantsevich, M. M. (2022). The Origin and Main Trends in the Evolution of Bilaterally Symmetrical Animals. Paleontological Journal, 56(8), 887-937.