La dieta paleozoica: ¿por qué los animales comen lo que comen?

Lo que come un animal es un aspecto fundamental de su biología, pero sorprendentemente, la evolución de la dieta no se había estudiado en todo el reino animal hasta ahora. Los científicos de la Universidad de Arizona informan varios hallazgos inesperados al sumergirse profundamente en la historia evolutiva de más de un millón de especies animales y retroceder 800 millones de años, cuando aparecieron los primeros animales en nuestro planeta.

El estudio, publicado en la revista Evolution Letters, reveló varias ideas clave sorprendentes:

Muchas especies que viven hoy en día que son carnívoras, lo que significa que comen otros animales, pueden rastrear esta dieta hasta un ancestro común hace más de 800 millones de años.

Una dieta basada en plantas o herbívoras no es el motor evolutivo de las nuevas especies que se creía que eran. Los animales estrechamente relacionados tienden a compartir la misma categoría dietética: comer vegetales, comer carne o ambos. Este hallazgo implica que cambiar entre estilos de vida dietéticos no es algo que ocurra fácilmente y con frecuencia en el transcurso de la evolución.

Cristian Román-Palacios, Joshua Scholl y John Wiens, todos del Departamento de Ecología y Biología Evolutiva de la UA, buscaron en la literatura datos sobre los hábitos alimenticios de más de un millón de especies animales, desde esponjas hasta insectos y arañas y gatos domésticos. Una especie se clasificó como carnívora si se alimenta de otros animales, hongos o protistas (organismos eucariotas unicelulares, muchos de los cuales viven de bacterias). Las especies se clasificaron como herbívoras si dependen de plantas terrestres, algas o cianobacterias para la alimentación, y omnívoras si comen una mezcla de dietas carnívoras y herbívoras.

Luego, los científicos mapearon el vasto conjunto de datos de especies animales y sus preferencias dietéticas en un árbol evolutivo construido a partir de datos de secuencia de ADN para desenredar las relaciones evolutivas entre ellos.

"El nuestro es el estudio más grande realizado hasta el momento que examina la evolución de la dieta en todo el árbol animal de la vida", dijo el estudiante de doctorado Román-Palacios, autor principal del artículo. "Abordamos tres preguntas muy debatidas y fundamentales en biología evolutiva mediante el análisis de un conjunto de datos a gran escala utilizando métodos de vanguardia".

Todas las especies se pueden clasificar según sus relaciones evolutivas, un concepto que se conoce como filogenia. Los organismos se agrupan en taxones, que definen sus interrelaciones en varios niveles. Por ejemplo, los gatos y los perros son especies diferentes pero pertenecen al mismo orden (carnívoros). Del mismo modo, los caballos y los camellos pertenecen a un orden diferente (ungulados). Sin embargo, ambos órdenes son parte de la misma clase (mamíferos). En el nivel más alto, los animales se clasifican en phyla. Ejemplos de filamentos animales son los artrópodos (insectos, crustáceos, arañas, escorpiones y similares), moluscos (caracoles, almejas y calamares que caen en este filo) y cordados, que incluyen todos los animales con columna vertebral, incluidos los humanos.

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La encuesta sugiere que, entre los animales, el carnivorio es el más común, siendo el 63% de las especies. Otro 32% son herbívoros, mientras que los humanos pertenecen a una pequeña minoría, solo el 3%, de animales omnívoros.

Los investigadores se sorprendieron al descubrir que muchas de las especies carnívoras actuales rastrean esta dieta hasta la base del árbol evolutivo animal, hace más de 800 millones de años, anterior a los fósiles más antiguos conocidos que los paleontólogos han podido asignar a los orígenes animales con certeza.

"No vemos eso con la herbivoría", dijo Wiens, profesor de ecología y biología evolutiva y autor correspondiente del estudio. "La dieta herbívora parece ser mucho más reciente, por lo que en nuestro árbol evolutivo, aparece con mayor frecuencia más cerca de las puntas del árbol".

Entonces, si el primer animal fue un carnívoro, ¿de qué se aprovechó?

Los autores sugieren que la respuesta podría estar en los protistas, incluidos los coanoflagelados: organismos pequeños y unicelulares considerados los parientes vivos más cercanos de los animales. Viviendo como el plancton en agua marina y dulce, los choanoflagelados recuerdan vagamente a las versiones en miniatura del volante volado de un lado a otro durante un juego de bádminton. Un collar de "pelos" en forma de embudo rodea un apéndice en forma de látigo llamado flagelo, cuya paliza rítmica absorbe una corriente constante de agua a través del collar, filtrando las bacterias y los detritos que luego son absorbidos y digeridos. Es posible que el ancestro común de los animales de hoy fuera una criatura muy similar a un choanoflagelado.

"La antigua criatura que está más estrechamente relacionada con todos los animales que viven hoy podría haber comido bacterias y otros protistas en lugar de plantas", dijo Wiens.

Pasar a una dieta basada en plantas, por otro lado, sucedió con mucha más frecuencia en el transcurso de la evolución animal.

La herbivoría ha sido vista tradicionalmente como un poderoso catalizador para el origen de nuevas especies: un ejemplo frecuentemente citado son los insectos, con un estimado de 1.5 millones de especies descritas como el grupo más diverso entre los artrópodos. Muchas nuevas especies de plantas con flores aparecieron durante el período Cretácico, hace unos 130 millones de años, y se cree que la diversidad sin precedentes de flores coincidió con un aumento en las especies de insectos aprovechando la nueva generosidad floral disponible.

"Esto nos dice que lo que vemos en los insectos no necesariamente se aplica a otros grupos dentro del reino animal", dijo Wiens. "La herbivoría puede ir de la mano con nuevas especies que aparecen en ciertos taxones, pero claramente no es un motor universal de nuevas especies".

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El estudio también reveló que las dietas omnívoras ("comer de todo") aparecieron raramente en el transcurso de 800 millones de años de evolución animal, lo que insinúa la posible explicación de que la evolución prefiere especialistas sobre los generalistas.

"Puedes ser mejor haciendo lo que haces si eso es todo lo que haces", dijo Wiens. "En los vertebrados terrestres, por ejemplo, comer una dieta de hojas a menudo requiere dientes muy modificados y un intestino muy modificado. Lo mismo ocurre con la carnivoría. La naturaleza en general parece evitar el dilema de ser un experto en comercio y maestro de ninguno, al menos para las dietas ".

Esta necesidad de especialización podría explicar por qué los omnívoros, como los humanos, son raros, según los autores. También podría explicar por qué las dietas a menudo no han cambiado durante tanto tiempo.

"Hay una gran diferencia entre comer hojas todo el tiempo y comer frutas de vez en cuando", dijo Wiens. "Las especializaciones requeridas para ser un herbívoro o carnívoro eficiente podrían explicar por qué las dos dietas se han conservado durante cientos de millones de años".