investigación

El árbol de la vida En la Tierra conviven más dos millones de especies de seres vivos conocidos y solo son una pequeña parte del total de sus pobladores. La comunidad científica trabaja para saber quiénes y cómo son nuestros vecinos del planeta.

THE TREE OF LIFE More than two million known species coexist on Earth, and they are just a small part of its total inhabitants. The scientific community is working to find out who our neighbours on the planet are and what they are like. Texto: María Jesús Corrales

La bióloga marina Rocío Espada analiza desde hace meses la extraña presencia de una ballena jorobada en las aguas de la Bahía de Algeciras. Parece que la yubarta retoza en el Estrecho de Gibraltar procedente de las aguas frías del Atlántico Norte porque ha encontrado aquí su comida. “Se han hallado restos de krill muerto en las costas de la zona, por lo que pensamos que ambas cosas tienen relación. No es habitual ver este tipo de ejemplares aquí”, asegura Rocío. La preocupación por identificar y relacionar las especies es uno de los ámbitos más importantes de las ciencias naturales desde que Charles Darwin dio a conocer al mundo los resultados de sus viajes a bordo del Beagle, en su libro El origen de las especies (1837). Después de quedarse prendado de los animales desconocidos hasta entonces que descubrió en las islas Galápagos, desarrolló la teoría de la evolución y la selección natural, marcando el inicio de la biología moderna. Hasta el momento, en la Tierra se han descrito 2,3 millones de especies, y se estima que el número total podría estar entre cinco y 50 millones. En los grupos conocidos –mamíferos, aves y plantas, en los que los organismos son grandes, visibles y de interés público

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For months, marine biologist Rocío Espada has been analysing the strange presence of a humpback whale in the waters of the Bay of Gibraltar. It seems that humpback whale is frolicking around the Bay, after travelling from the cold waters of the North Atlantic, because this is where it has found its food. “The remains of dead krill have been found on the coast in the area, so we think the two things are related. It’s unusual to see these types of whales here,” says Rocío. Identifying and establishing the relationships between species has been one of the most important areas of the natural sciences ever since Charles Darwin revealed to the world the results of his travels aboard the Beagle, in his book The Origin of Species (1837). Enchanted by the animals he discovered in the Galapagos Islands, which had been unknown until then, he developed the theory of evolution and natural selection that marked the beginning of modern biology. As of today, some 2.3 million of species have been described, and it is estimated that the total number could be between 5 and 50 million. In the known groups –mammals, birds and plants, in which the organisms are large, visible and of public and taxonomic interest– the estimated number is quite accurate. For the rest, we

Los biólogos están estudiando las causas por las que se encuentran ejemplares de ballena jorobada en el Estrecho de Gibraltar. In 1947, Biologists are studying the causes behind the humpback whale’s appearance in the Strait of Gibraltar.

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investigación y taxonómico–, el número de especies es bastante aproximado. Para los restantes, solo se conoce una pequeña parte del total que debe existir. ¿POR QUÉ UN ÁRBOL? En el libro El árbol de la vida (2012), Pablo Vargas y Rafael Zardoya, investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), explican que los seres vivos se clasifican en tres grandes grupos: bacterias, arqueas y eucariotas (a este último grupo pertenecemos los humanos, los animales, las plantas y millones de microorganismos). Las bacterias y las arqueas tienen una sola célula, llevan 3.500 millones de años sobre la Tierra y apenas suponen el 0,5% de las especies conocidas. “Uno de sus rasgos más asombrosos es que pueden transferir genes entre especies muy alejadas, cosa que no ocurre en las eucariotas, donde el intercambio genético es siempre entre miembros de una misma especie”. La idea de representar la evolución de las especies con forma de árbol se consolidó en el siglo XIX. En ese árbol, la punta de las ramas simbolizan la vida actual en la Tierra, mientras que las ramas unidas al tronco representan las relaciones evolutivas entre esas especies. Una rama que se divide en dos cerca de la punta del árbol significa que estos organismos tienen un ancestro común reciente, mientras que una rama que se bifurca cerca del tronco explica una división evolutiva que tuvo lugar en el pasado. En 1977, en ese árbol se incluyeron las arqueas, después de que se demostrara que son diferentes de las bacterias, aunque ambas sean unicelulares; y en 1990, el microbiólogo Carl Woese publicó un árbol que transformó la visión de la biodiversidad y sigue siendo el más reconocible hoy. En la actualidad, distintos equipos científicos de todo el mundo han publicado árboles de la vida para difundir la catalogación y evolución de las especies conocidas, un ámbito de estudio que genera novedades cada poco tiempo, gracias a los avances en la investigación genética y molecular. NUEVAS FORMAS DE VIDA La última y más novedosa investigación sobre el árbol de la vida se ha publicado en la revista Nature Microbiology. El equipo de Jillian F. Banfield, de la

La conexión entre las especies es fundamental para el descubrimiento de nuevos fármacos 20

are only aware of a small fraction of the total number thought to exist. WHY A TREE? In the book The Tree of Life (2012), Pablo Vargas and Rafael Zardoya, researchers at the Spanish National Research Council (CSIC, in Spanish), explain that living beings are classified into three big groups: bacteria, archaea and eukaryotes (this last group is the one that includes humans, animals, plants and millions of microorganisms). Bacteria and archaea have just one cell, have been on the Earth for 3.5 billion years and make up only 0.5% of the known species. “One of their most amazing features is that they can transfer genes to very distant species, something that doesn’t happen in eukaryotes, where the genetic exchange is always between members of a single species.” The idea of depicting the evolution of species in the form of a tree became popular in the 19th century. In this tree, the ends of the branches symbolise the life currently on Earth, while the parts closer to the trunk represent the evolutionary relationships between these species. A branch that is divided in two near the top of the tree means that these organisms have a recent common ancestor, while a branch that splits in two close to the trunk signifies an evolutionary division that took place in the more distant past. In 1977, archaea were added to this tree, when they were proven to be different from bacteria, even though both are unicellular; in 1990, microbiologist Carl Woese published a tree that transformed the way biodiversity is seen and continues to be the most recognisable tree today. As of today, different scientific teams from around the world have published trees of life to contribute to the categorisation and understanding of the evolution

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A la izquierda, un bosque tropical. Abajo, elefantes y jirafas en la sabana africana. En la página anterior, ilustración sobre la estructura del árbol de la vida. Left: A tropical forest. Below: Elephants and giraffes on the African savannah. On the previous page: Illustration depicting the structure of the tree of life.

Universidad de Berkeley (California), recogió muestras de ADN en entornos tan diversos como unas fuentes termales en el Parque Nacional de Yellowstone; unas salinas en el desierto de Atacama; sedimentos terrestres y de humedales; un géiser de agua espumosa; un suelo de pradera o la boca de un delfín. Cuando las tuvieron, se dieron cuenta de que desconocían en qué lugar de la biodiversidad se ubicaban. Para desentrañar el misterio analizaron 3.000 especies distintas y con la ayuda de técnicas de análisis molecular y computación, descubrieron un millar de nuevas formas de vida terrestre y obtuvieron un nuevo dibujo de la vida en el planeta. Ese dibujo tiene cuerpo de bacteria porque, según estos investigadores, las bacterias ocupan casi toda la biodiversidad del planeta. Y de ellas sale apenas una ramita en la que estamos las eucariotas (la especie humana, entre otras), cuyo origen está aún sin resolver y con una riqueza biológica llena de incógnitas. Según Laura Hug, investigadora de la Universidad de Biología de Waterloo (Ontario, Canadá), con el estudio de Banfield se podrá acceder a los seres vivos que no conocemos, puesto que “aporta una visión de la diversidad de la vida de la Tierra basándose en los genomas y subraya la gran diversidad microbiana que hay en linajes (grupos de seres vivos) que todavía no hemos

of known species, a field of study that generates new discoveries all the time, thanks to advances in genetic and molecular research.

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NEW FORMS OF LIFE The latest and most ground-breaking research on the tree of life was published in the magazine Nature Microbiology. The research team headed by Jillian F. Banfield, of the University of California, Berkeley, gathered samples of DNA from a wide variety of environments: thermal springs in Yellowstone National Park, salt flats in the Atacama desert, land and wetland sediments, a steaming geyser, prairie soil, and even the mouth of a dolphin. Once they had them, they realized the did not know where they fit in the existing categories. To get to the bottom of the mystery, they analysed 3,000 different species and, with the help of molecular and computer analysis, discovered a thousand new forms of life on Earth and made a new drawing of life on the planet. This drawing is shaped like a bacterium because, according to these researchers, bacteria account for almost all of the planet’s biodiversity. Emerging from this shape is a small branch that includes the eukaryotes

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investigación podido cultivar en el laboratorio”. Para Brett Baker, investigador del Instituto de Ciencias Marinas de la Universidad de Austin (Texas), este estudio “podría cambiar nuestra comprensión de la biología”. Otro de los trabajos científicos más importantes de los últimos años es el proyecto dirigido por la Universidad de Duke (Estados Unidos), junto a otros 11 centros de investigación que, en 2015, presentó un borrador del árbol de la vida con los 2,3 millones de especies conocidas. Se trata de un material online gratuito, descargable y actualizable, como una wikipedia, que representa las relaciones entre los seres vivos desde que se separaron evolutivamente entre sí hasta que comenzó la vida en la Tierra, hace 3.500 millones de años. (https://tree.opentreeoflife.org). El equipo científico que ha colaborado destaca que “este es el primer estudio en aplicar un proceso eficaz y automático para recopilar los anteriores trabajos publicados en un árbol de la vida completo”, según indican en el artículo publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences. La conexión entre las especies es fundamental para descubrir nuevos fármacos, aumentar los rendimientos agrícolas y ganaderos, o trazar los orígenes y propagación de enfermedades infecciosas, como el VIH, el ébola o la gripe. O para saber qué ocurre en la naturaleza para que, por ejemplo, aparezca una ballena jorobada en el Estrecho de Gibraltar, muy lejos del Atlántico Norte, su hábitat natural. ■

Arriba, un pez anémona. Abajo, un ejemplar de mantis religiosa. En la página siguiente, representación actual que utilizan los científicos para ilustrar el árbol de la vida. Above: An clownfish. Down: A praying mantis. On the next page: The current representation used by scientists to illustrate the tree of life.

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(the human species, among others), whose origin is still unknown and whose biological richness is full of enigmas. According to Laura Hug, a biology researcher at the University of Waterloo (Ontario, Canada), thanks to Banfield’s study, it will be possible to access living beings that are still unknown, since “it provides an approach to the diversity of life on Earth that is based on genomes and highlights the great microbial diversity that exists in lineages (groups of living beings) that we still haven’t been able to cultivate in the lab.” For Brett Baker, a researcher at the University of Austin’s Marine Sciences Institute (Texas), this study “could change our understanding of biology”. Another one of the most important scientific endeavours in recent years is the project led by Duke University (United States), together with 11 other research centres that, in 2015, presented a draft of the tree of life with the 2.3 million known species. It is a free online resource that can be downloaded and updated, like Wikipedia, and that represents the relationships between living beings from the time they branched out on their own evolutionary paths to the time life began on Earth 3.5 billion years ago (https://tree.opentreeoflife.org). In an article published in Proceedings of the National Academy of Sciences, the scientific team that has collaborated on this project points out that “this is the first study to apply an effective and automatic process for compiling previously published works in a complete tree of life”. Understanding the connection between species is key in discovering new drugs, increasing agricultural and livestock yields, and tracing the origins and spread of infectious diseases, like HIV, Ebola and the flu. It is also essential to understanding what is going on in nature to cause, for example, a humpback whale to show up in the Strait of Gibraltar, very far from the North Atlantic, its natural habitat. ■

recopilatorio de las especies COLLECTING SPECIES

Se han identificado casi un millón y medio de especies de animales, de los que un millón son insectos. Apenas hay 5.400 especies de mamíferos. También se han descrito más de 300.000 tipos de plantas y unos 120.000 líquenes. Sin embargo, hay estimaciones, como la de Terry Erwin, que hablan de que la Tierra cuenta con entre diez y treinta millones de insectos distintos; de cinco a diez millones de bacterias, 1,5 millones de hongos y en torno a un millón de ácaros. La Lista Roja de la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (UICN) recopila el estado de conservación de las diferentes especies a nivel mundial y estima el número de especies amenazadas en 5.966 para los vertebrados, 2.524 para los invertebrados y 8.457 para las plantas. Almost 1.5 million species of animals have been identified, and of these, 1 million are insects. There are just 5,400 mammal species on Earth. Some 300,000 types of plants and 120,000 types of lichens have also been described. However, there are estimates, like that of Terry Erwin, suggesting that Earth is home to between 10 and 30 million different insects, between 5 and 10 million bacteria, 1.5 million fungi and around 1 million mites. The Red List published by the International Union for Conservation of Nature (IUCN) follows the conservation status of different species worldwide and estimates that the currently endangered species include 5,966 vertebrates, 2,524 invertebrates and 8,457 plants.