Fa centenars de milions d'anys, alguns animals van començar a abandonar el medi aquàtic per colonitzar terra ferma. Aquesta transició va marcar un punt d'inflexió en la història de la vida: va transformar els ecosistemes terrestres i obrí el camí a la ingent diversitat d'espècies d'animals que avui coneixem.

No obstant, aquest salt fora de l'aigua no va ocórrer una sola vegada; diversos llinatges ho van aconseguir en diferents moments de l’evolució. Malgrat tots van afrontar reptes similars – com la dessecació, l'exposició solar, la reproducció o la percepció sensorial fora de l'aigua –, es desconeixia si aquests animals van compartir un mateix mecanisme evolutiu per emergir a terra ferma des del medi aquàtic.

 Ara, un estudi liderat per l'Institut de Biologia Evolutiva (IBE), centre mixt del Consell Superior d'Investigacions Científiques (CSIC) i la Universitat Pompeu Fabra (UPF) revela que la conquesta de terra ferma no va seguir un únic camí. El treball mostra que diferents llinatges animals van trobar, de manera independent i repetida, les seves pròpies solucions genètiques per viure fora de l'aigua. Publicat a Nature Communications, l'estudi descobreix que aquestes espècies van aconseguir respondre a les noves exigències ambientals reutilitzant i modificant els seus repertoris genètics.

“L'evolució no va seguir un manual genètic únic per trepitjar terra ferma”, explica Rosa Fernández, investigadora principal de l'IBE (CSIC-UPF) al Metazoa Phylogenomics and Genome Evolution Lab i responsable de l’estudi. “Cada llinatge animal va reutilitzar de manera diferent les peces que ja tenia disponibles i les va combinar de forma innovadora per afrontar desafiaments similars”.

Seguint la pista genètica de l'origen de la vida animal terrestre 

Per fer l'estudi, l'equip va analitzar els gens implicats en l'adaptació de cada espècie a la vida fora de l'aigua. “El mar és un medi relativament estable i abandonar-lo va suposar un gran estrès fisiològic”, comenta Gemma Martínez, co-primera autora de l'estudi i anteriorment investigadora predoctoral al grup de Fernández.

En total, van analitzar més de 1.000 genomes animals. Aquesta extensa base de dades va permetre identificar fins a 15 esdeveniments independents de terrestrialització – de colonització del medi terrestre –, al llarg de desenes de milions d'anys.

L'estudi, el més ampli realitzat fins ara, ha permès reconstruir amb gran precisió com va emergir la vida animal terrestre. L'anàlisi va revelar que durant aquest procés els animals van tendir a perdre gens, però no a incorporar material genètic nou.

El bricolatge genètic va permetre als animals trepitjar terra ferma

Tot i això, amb identificar gens guanyats o perduts durant l'evolució - com s'havia fet en estudis anteriors - no n'hi ha prou per comprendre com es van adaptar aquests animals al nou medi. A aquest efecte, l'equip va realitzar assajos de laboratori amb espècies actuals emparentades amb les protagonistes de la terrestrialització.

Els experiments van reproduir alguns dels desafiaments del salt a terra ferma, com ara l'oxidació, la dessecació, la radiació ultraviolada, els gradients químics o l'escassetat d'aliment. "Per fer una anàlisi comparativa d'alta precisió, vam haver de dur a terme centenars d'experiments funcionals que ens van permetre identificar quins gens s'activaven a cada espècie en resposta a l'estrès ambiental, i comprovar si eren exclusius de cada espècie o compartits per totes", afegeix Klara Eleftheriadi, co-primera autora de l'estudi i anteriorment investigadora predoctoral al grup de Fernández.

Muntatge fotogràfic elaborat a partir d’imatges de Wikimedia Commons. D’esquerra a dreta i de dalt a baix: cranc ferradura (domini públic); nematode marí (CC0 1.0); planària terrestre (LiCheng Shih, CC BY 2.0); cuc cinta terrestre (Guido Bohne, CC BY-SA 2.0); cuc de terra (Rob Hille, CC BY-SA 3.0); cuc de vellut Ooperipatellus (Marshal Hedin, CC BY-SA 2.0); cargol terrestre (CC0 1.0). Imatges originals retallades i combinades en un collage. Llicències disponibles a: Creative Commons.

L'anàlisi va revelar que no hi havia un conjunt comú de gens, compartit per tots els fílums, que respongués a les mateixes situacions d'estrès. Tot i això, encara que cada llinatge utilitzava combinacions gèniques diferents, aquestes complien funcions similars.

Tot plegat, les troballes apunten que les espècies ancestrals van partir d'una àmplia redundància genètica i que, progressivament, van anar perdent els gens que ja no necessitaven. “Darrere de la innovació necessària per afrontar el salt a terra ferma trobem un procés de bricolatge genètic” , comenta Fernández. “ Les espècies es van desfer del prescindible i van reutilitzar gens que ja formaven part del seu repertori per complir noves funcions”. 

Una nova mirada a la història evolutiva dels animals

L'estudi ofereix una nova visió sobre la colonització animal de terra ferma i assenyala la reutilització de material genètic preexistent com a motor clau de la innovació evolutiva.

"Els resultats ens conviden a pensar en la terrestrialització no només com un canvi d´hàbitat, sinó com una profunda reconfiguració funcional de la biologia animal, basada en l´ús del repertori genètic preexistent i no en la creació de solucions completament noves", apunta Fernández. 

Aquest estudi no hauria estat possible sense l’accés a seqüències genòmiques d’alta qualitat de totes les espècies analitzades. En el marc de la seva recerca, l’equip de Fernández ha contribuït amb desenes de nous genomes i transcriptomes a bases de dades globals d’accés obert.

"És essencial disposar d'informació genètica que representi tota la diversitat animal, per incorporar tots els fílums als estudis i evitar que alguns grups estiguin infrarepresentats en les anàlisis genòmiques", afegeix Fernández, també implicada a l'Atlas Europeu de Genomes de Referència (ERGA, per les sigles en anglès). “Només ampliant la mirada a espècies i llinatges menys coneguts podrem descobrir peces clau de la història evolutiva que encara desconeixem”.

Article de referència:

Gemma I. Martínez-Redondo, Klara Eleftheriadi, Judit Salces-Ortiz, Nuria Escudero, Fernando Ángel Fernández-Álvarez, Belén Carbonetto, Carlos Vargas-Chávez, Raquel García-Vernet, Javier Palma-Guerrero, Libe Rentería, Iñaki Rojo, Cristina Chiva, Eduard Sabidó, Aureliano Bombarely i Rosa Fernández (2026). Convergent genomic trajectories shape adaptation to life on land across animal lineages. Nature Communications, DOI: 10.1038/s41467-026-75551-2