Primero se pensó que estaban estrechamente relacionados con cangrejos, langostas y otros crustáceos, en 1881 el biólogo evolutivo E. Ray Lankester los colocó sólidamente en un grupo más similar a las arañas y los escorpiones. Desde entonces, se ha pensado que los cangrejos de herradura son antepasados de los arácnidos, pero los datos de secuencias moleculares siempre han sido lo suficientemente escasos como para arrojar dudas.

Los biólogos evolutivos de la Universidad de Wisconsin-Madison, Jesús Ballesteros y Prashant Sharma, esperan, entonces, que su reciente estudio publicado en la revista Systematic Biology ayude a plantar firmemente cangrejos de herradura antiguos dentro del árbol genealógico de los arácnidos.

Al analizar tesoros de datos genéticos y considerar un gran número de formas posibles de examinarlos, los científicos ahora tienen un alto grado de confianza en que los cangrejos de herradura de hecho pertenecen a los arácnidos.

«Al mostrar que los cangrejos de herradura son parte de la radiación arácnida, en lugar de un linaje estrechamente relacionado pero independiente de los arácnidos, todas las hipótesis previas sobre la evolución de los arácnidos deben revisarse», dice Ballesteros, investigador postdoctoral en el laboratorio de Sharma. «Es un cambio importante en nuestra comprensión de la evolución de los artrópodos.»

Los artrópodos a menudo se consideran los animales más exitosos del planeta, ya que ocupan tierra, agua y cielo e incluyen más de un millón de especies. Esta agrupación incluye insectos, crustáceos y arácnidos.

Los cangrejos de herradura han sido difíciles de clasificar dentro de los artrópodos porque el análisis del genoma de los animales ha demostrado repetidamente que están relacionados con arácnidos como arañas, escorpiones, ácaros, garrapatas y criaturas menos conocidas como los vinagres. Sin embargo, «los científicos asumieron que era un error, que había un problema con los datos», dice Ballesteros.

Además, los cangrejos herradura poseen una mezcla de características físicas observadas entre una variedad de artrópodos. Son de cáscara dura como cangrejos, pero son los únicos animales marinos que respiran con branquias de libro, que se asemejan a los pulmones de libro que las arañas y los escorpiones usan para sobrevivir en tierra.

Solo cuatro especies de cangrejos herradura están vivos hoy en día, pero el grupo apareció por primera vez en el registro fósil hace unos 450 millones de años, junto con linajes misteriosos y extintos como los escorpiones marinos. Estos fósiles vivos han sobrevivido a grandes eventos de extinción masiva y hoy en día su sangre es utilizada por la industria biomédica para probar la contaminación bacteriana.

La edad es solo uno de los problemas inherentes a rastrear su evolución, dicen Ballesteros y Sharma, ya que buscar en el tiempo para encontrar un ancestro común no es fácil de lograr. Y la evidencia del registro fósil y la genética indica que la evolución ocurrió rápidamente entre estos grupos de animales, enredando sus relaciones entre sí.

«Uno de los aspectos más desafiantes de la construcción del árbol de la vida es diferenciar las antiguas radiaciones, estas antiguas explosiones de especiación», dice Sharma, profesora de biología integrativa. «Es difícil de resolver sin grandes cantidades de datos genéticos.»

Incluso entonces, las comparaciones genéticas se vuelven complicadas cuando se observan las historias de genes que pueden unir o separar especies. Algunos cambios genéticos pueden ser engañosos, sugiriendo relaciones donde no existen o descartando las conexiones que sí existen. Esto se debe a fenómenos como la clasificación incompleta del linaje o la transferencia lateral de genes, por la cual los surtidos de genes no se hacen limpiamente a lo largo de la evolución de las especies.

Ballesteros probó las complicadas relaciones entre los genes más complicados comparando los genomas completos de tres de las cuatro especies de cangrejos de herradura vivos con las secuencias genómicas de otras 50 especies de artrópodos, incluidas las pulgas de agua, los ciempiés y los recolectores.

Utilizando un conjunto complejo de matrices, teniendo cuidado de no introducir sesgos en su análisis, separó los datos con esmero. Sin embargo, no importa de qué manera Ballesteros llevó a cabo su análisis, encontró cangrejos de herradura anidados en el árbol genealógico de los arácnidos.

Dice que su enfoque sirve como un cuento de advertencia para otros biólogos evolutivos que pueden estar inclinados a seleccionar los datos que parecen más confiables o a desechar los datos que no parecen encajar. Los investigadores podrían, por ejemplo, «forzar» sus datos para colocar cangrejos de herradura entre los crustáceos, dice Sharma, pero no sería exacto. El equipo de investigación lo intentó y encontró cientos de genes que sustentaban árboles incorrectos.

Ballesteros anima a otros a someter sus datos evolutivos a este tipo de metodología rigurosa, porque » la evolución es complicada.»

Por qué los cangrejos herradura habitan en el agua mientras que otros arácnidos colonizan la tierra sigue siendo una pregunta abierta. Estos animales pertenecen a un grupo llamado Quelicerata, que también incluye arañas marinas. Las arañas marinas son artrópodos marinos como los cangrejos de herradura, pero no son arácnidos.

«Lo que el estudio concluye es que la conquista de la tierra por los arácnidos es más compleja que un solo evento tradicional», dice Ballesteros.

Es posible que el ancestro común de los arácnidos evolucionara en el agua y solo grupos como arañas y escorpiones llegaran a tierra. O, un ancestro común puede haber evolucionado en la tierra y luego los cangrejos de herradura recolonizaron el mar.

«La gran pregunta que buscamos es la historia de la terrestrialización», dice Sharma.

Para Ballesteros, que ahora está estudiando la evolución de la ceguera en las arañas que viven en las profundidades de las cuevas en Israel, sus motivaciones llegan al corazón de la naturaleza humana en sí.

» Puedo mirar con curiosidad infantil y preguntar: ‘¿Cómo surgió toda esta diversidad?»dice. «Es increíble lo que existe, y nunca pensé que tendría el privilegio de poder hacer esto.»

El estudio fue financiado por la beca postdoctoral M. Guyer y apoyado por la subvención de la Fundación Nacional de Ciencias IOS-1552610.