Revelan cómo almejas y mejillones se adaptaron a condiciones extremas en las profundidades del océano

Las profundidades marinas representan un hábitat extenso y misterioso del planeta. Pocos linajes de organismos han conseguido establecerse en este ambiente tan hostil, caracterizado por temperaturas cercanas al punto de congelación, una presión abrumadora y la ausencia total de luz solar que imposibilita la fotosíntesis.

Un análisis detallado de cómo algunos moluscos lograron conquistar este entorno revela que las vías evolutivas para prosperar en tales condiciones extremas han sido más diversas y complejas de lo esperado, según un estudio publicado por científicos de la Universidad de Chicago en la revista Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences.

Resultados recientes muestran que los linajes de almejas, ostras, mejillones y vieiras han desplegado estrategias diferentes para colonizar los fondos oceánicos. David Jablonski, profesor de Ciencias Geofísicas William R. Kenan Jr. en la Universidad de Chicago y coautor del trabajo, explicó a Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences que, aunque uno podría imaginar una única “llave” que habilita la entrada a esta frontera ecológica, lo cierto es que existen “diferentes maneras de acceder a ella”.

El estudio se enfocó en dos de los grupos más investigados: los mejillones y las conchas de hacha. Ambos conforman familias con cientos de especies esparcidas por aguas profundas y someras en todo el mundo. El equipo reconstruyó detallados árboles genealógicos evolutivos (filogenias) para rastrear cómo sus antepasados reaccionaron ante las duras condiciones del fondo marino y si sus adaptaciones previas, como la tolerancia al frío, resultaron decisivas para su éxito en esas profundidades.

La coautora Ava Ghezelayagh, investigadora postdoctoral del Departamento de Ciencias Geofísicas y el Instituto de Ciencias de Datos de la Universidad de Chicago, lideró los análisis de datos combinando registros fósiles, mapeos genéticos y distribución geográfica. El objetivo fue identificar patrones e inferir si especies de aguas someras emparentadas con poblaciones abisales vivían en aguas frías, lo que pudo haberlas preparado para un eventual salto hacia mayores profundidades.

El estudio identificó dos patrones contrastantes de colonización del ambiente abisal. Por un lado, algunos linajes previamente adaptados a ambientes duros accedieron de forma esporádica a aguas profundas, pero no se diversificaron significativamente una vez allí. En otros casos, una sola rama evolutiva logró franquear la barrera, y tras procesos adaptativos, se ramificó en un gran número de especies.

Según los investigadores de la Universidad de Chicago, la mayoría de estos denominados bivalvos dependen del fitoplancton como fuente de alimento, una estrategia inviable para los fondos oceánicos privados de luz. Sin embargo, algunos linajes de conchas de hacha y mejillones desarrollaron una relación simbiótica con bacterias que extraen energía de fuentes como el azufre y el metano emanados por las fuentes hidrotermales y filtraciones frías del lecho marino. Estas bacterias viven en las branquias de sus huéspedes, transfiriendo nutrientes que permiten a los bivalvos prosperar en ese entorno extremo.

Como describió el coautor Stewart Edie, curador del Museo Nacional de Historia Natural del Smithsonian, aunque ambos grupos lograron la simbiosis, el proceso evolutivo y la consecuencia en términos de diversidad fueron diferentes: “Es evidente que hay más de una vía de acceso a las profundidades marinas”.

Las conchas de hacha establecieron su simbiosis bacteriana en aguas poco profundas durante el Paleozoico temprano, hace más de 450 millones de años. Durante aproximadamente 300 millones de años, los descendientes de este grupo permanecieron en aguas someras, mostrando una notable estabilidad ecológica. Solo a mediados del Mesozoico, comenzaron a explorar regionalmente las profundidades marinas. Jablonski detalló que “estaban ‘preadaptados’ a las profundidades marinas, por lo que, creemos, simplemente introdujeron oportunistamente alguna especie en las profundidades cuando surgió la oportunidad, pero casi nunca se diversificaron allí”. Este patrón fragmentado, donde la incursión resultó limitada e infrecuente, representa un tipo de colonización gradual y sin explosión evolutiva.

En cambio, hace aproximadamente 60 millones de años, un linaje de mejillones originó la misma asociación simbiótica en aguas superficiales. Esta única migración hacia las profundidades dio origen a más de 70 especies diferenciadas. El contraste radica en que, en los mejillones, la incursión no solo fue exitosa, sino que propició una extensa irradiación adaptativa.

Jablonski precisó que “cuando analizamos todos los linajes de bivalvos, encontramos algunos que se encuentran en algún punto intermedio”, agregando que el nuevo marco conceptual —que distingue linajes que apenas penetran y no se diversifican, de aquellos que explotan el nuevo hábitat— proporcionará herramientas decisivas para futuras investigaciones sobre la evolución y biodiversidad en ambientes extremos.

Herramientas digitales y árboles evolutivos tridimensionales

La reconstrucción fidedigna de las relaciones evolutivas entre los bivalvos depende de la integración de datos morfológicos y moleculares. Para avanzar en esta tarea, el laboratorio de Jablonski ha escaneado imágenes de microtomografía computarizada en tres dimensiones de casi el 90% de los géneros de bivalvos vivos. Estas imágenes detallan no solo la forma y textura de las conchas, sino detalles anatómicos como inserciones musculares y la estructura de la bisagra entre las dos valvas.

El equipo dirigido por Ghezelayagh y Edie trabaja actualmente en la construcción de una filogenia híbrida, que incorpora tanto fósiles como especies vivas, combinando morfología y genética. Esta integración es posible gracias al uso del aprendizaje automático, lo que permite la gestión de grandes volúmenes de datos y la inclusión sistemática de especies extintas, algo que los árboles puramente moleculares no consiguen. Ghezelayagh remarcó a Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences que “podemos incluir taxones vivos y extintos, algo que normalmente no se puede hacer en un árbol molecular”. Para la coautora, el proyecto representa un nivel de completitud nunca antes alcanzado en la reconstrucción evolutiva de este grupo.

Recopilar los datos morfológicos que permiten generar estos árboles demanda una revisión meticulosa, taxón por taxón; sin embargo, la aplicación de algoritmos de inteligencia artificial acelera notablemente este trabajo. Esta capacidad técnica permitirá plantear nuevas preguntas sobre la historia evolutiva de los bivalvos y ampliar la comprensión de los mecanismos que rigen la diversificación en ambientes extremos.

El estudio pudo establecer, a través de la combinación de registros fósiles, análisis genéticos y mapeo de la distribución actual de las especies, qué linajes de bivalvos nunca lograron colonizar las profundidades, cuáles se extinguieron después de intentarlo y cuáles tuvieron éxito con diferente grado de diversificación. Por ejemplo, mientras algunos linajes lograron establecerse pero no se diversificaron, otros, como el grupo de mejillones antes mencionado, aprovecharon la oportunidad adaptativa para dividirse en decenas de nuevas especies.

La heterogeneidad en los mecanismos de colonización y diversificación sugiere que la evolución en ambientes extremos no obedece a un proceso único ni lineal. Las adaptaciones previas, la innovación simbiótica y las oportunidades ecológicas disponibles en un momento particular de la historia geológica son factores que, combinados, determinan la trayectoria evolutiva de cada grupo.

A lo largo del artículo, se han mostrado datos numéricos clave, como la antigüedad de los linajes (más de 450 millones de años para las conchas de hacha y unos 60 millones de años para el linaje de mejillones que logró la mayor diversificación abisal), así como la cifra de especies abisales surgidas en ese proceso (al menos 70 especies en el caso de los mejillones).

La combinación de metodologías tradicionales, nuevas tecnologías digitales y enfoques estadísticos sofisticados permite comprender en detalle los saltos y límites de la biodiversidad en el planeta.