The structure of the Cardiophorinae-Dendrometrinae clade (Coleoptera: Elateridae) is the weakest point of the current click-beetle phylogenetics and classification

En el mundo natural, la historia de la vida está escrita en los genes de cada criatura viviente, pero leer esa historia es a menudo como intentar reconstruir un jarrón destrozado cuando faltan algunas piezas y otras parecen sospechosamente similares. Para los científicos que estudian cómo se relacionan las especies, un grupo de insectos conocidos como escarabajos de clic representa desde hace tiempo un rompecabezas particularmente obstinado. Estos escarabajos, famosos por su capacidad para sacudir sus cuerpos y lanzarse al aire para escapar de los depredadores, pertenecen a una familia llamada Elateridae. Dentro de esta familia, los investigadores han pasado décadas tratando de ordenar las relaciones entre varios grupos principales, o subfamilias, que parecen haber evolucionado de manera muy rápida y muy cercana en el tiempo. Cuando la evolución ocurre con esta rapidez, las señales genéticas que normalmente indican a los científicos quién está relacionado con quién se vuelven borrosas y contradictorias. Diferentes estudios utilizando diferentes métodos han producido árboles genealógicos conflictivos, dejando la clasificación de estos escarabajos en un estado de confusión. Sin un mapa claro de su historia evolutiva, es difícil comprender cómo se diversificaron estos insectos o nombrarlos de una manera que refleje sus verdaderas conexiones biológicas.

Un equipo de investigadores de la Universidad Palacký de la República Checa ha abordado ahora este problema específico analizando el código genético de estos escarabajos con una profundidad sin precedentes. En lugar de depender únicamente de pequeños fragmentos de ADN o rasgos físicos, analizaron miles de marcadores genéticos de los genomas completos de trece especies que representan los grupos más contenciosos. Su objetivo era atravesar el ruido de los datos conflictivos para encontrar las partes de la historia evolutiva que son realmente claras. Lo que encontraron fue una mezcla de certeza e incertidumbre. Por un lado, confirmaron que cinco grupos distintos de escarabajos son, de hecho, linajes reales y separados que han existido durante millones de años. Por otro lado, descubrieron que el orden exacto en el que estos cinco grupos se separaron entre sí está tan profundamente desordenado por la rápida evolución antigua que ninguna cantidad de datos genéticos puede resolverlo actualmente. Los investigadores concluyeron que la forma actual en que se clasifican estos escarabajos es fundamentalmente errónea porque intenta forzar un árbol ramificado y claro sobre una parte de la historia que simplemente no lo tiene.

El estudio se centró en un grupo específico de subfamilias de escarabajos de clic: Dendrometrinae, Hypnoidinae, Cardiophorinae y Negastriinae. Durante años, los científicos han discutido si estos grupos son todos parte de una gran familia o si deberían dividirse. Estudios previos que utilizaban técnicas genéticas más antiguas o características físicas habían producido una docena de posibles árboles genealógicos, ninguno de los cuales coincidía entre sí. Algunos sugerían que un grupo era el hermano de otro, mientras que otros los situaban en lugares completamente diferentes. Esta falta de acuerdo significaba que los nombres científicos utilizados para estos escarabajos eran inestables, cambiando cada vez que se publicaba un nuevo estudio. Los investigadores decidieron probar estas ideas contrapuestas utilizando un conjunto masivo de información genética, analizando más de cuatro mil genes distintos de cada escarabajo. Utilizaron dos enfoques estadísticos diferentes para construir los árboles: uno que observa la señal genética combinada como un todo, y otro que tiene en cuenta el hecho de que los genes individuales pueden tener sus propias historias únicas debido a eventos biológicos aleatorios.

Los resultados revelaron un patrón claro de lo que se conoce y lo que permanece desconocido. Los investigadores confirmaron que cinco grupos específicos son linajes sólidos y distintos. Estos incluyen a los Cardiophorinae y Negastriinae, que han sido reconocidos durante mucho tiempo como familias separadas, y otros tres grupos que habían sido agrupados bajo el nombre de Dendrometrinae. El estudio mostró que el grupo anteriormente conocido como Dendrometrinae es en realidad una mezcla de linajes no relacionados. Específicamente, los investigadores encontraron que las tribus conocidas como Dimini, Plastocerini y Oxynopterini no están estrechamente relacionadas con el grupo central de Dendrometrinae como se pensaba anteriormente. En cambio, forman su propia rama distinta. Del mismo modo, la tribu Prosternini se mantiene aparte de los demás. La única relación que apareció consistentemente en todos sus análisis fue una fuerte asociación entre los Cardiophorinae y los Negastriinae, que siempre aparecieron como un par único y unido.

Sin embargo, cuando los investigadores intentaron determinar cómo encajaban estos cinco grupos sólidos entre sí, los datos se convirtieron en una mancha borrosa. Las señales genéticas para los puntos de ramificación entre estos grupos eran tan débiles y contradictorias que los modelos computacionales no podían decidir una sola respuesta. En algunos análisis, un grupo aparecía como el pariente más cercano de los demás; en otros, un grupo diferente ocupaba ese lugar. Los investigadores determinaron que esta confusión no es un fallo de su tecnología o de sus métodos, sino una característica genuina de la historia de los escarabajos. Parece que estos grupos evolucionaron en un estallido muy rápido, dejando muy poco tiempo para que se acumularan cambios genéticos únicos entre cada división. Este fenómeno, conocido como clasificación incompleta de linajes, significa que la historia genética de estos escarabajos no es un árbol ramificado y limpio, sino una red enredada donde las líneas de la ascendencia se cruzan entre sí. Debido a que la señal es tan ruidosa, intentar forzar un árbol genealógico único y definitivo sobre esta parte de la historia evolutiva sería engañoso.

Ante esta realidad biológica, los autores proponen un nuevo sistema de clasificación que prioriza la estabilidad y la precisión sobre el intento de adivinar el orden exacto de las divisiones antiguas. Recomiendan abandonar la antigua y amplia definición de Dendrometrinae, la cual describen como una agrupación no sustentada y probablemente antinatural. En su lugar, sugieren elevar los linajes distintos al rango de subfamilia. Esto significa reconocer a Oxynopterinae como una subfamilia separada que incluye a las tribus Dimini, Plastini y Oxynopterini. También proponen elevar a Prosterninae al rango de subfamilia completa. El grupo Hypnoidinae conserva su estatus de subfamilia, ya que su posición ha sido debatida como hermana de los Dendrometrinae o de la pareja Cardiophorinae más Negastriinae. El núcleo de Dendrometrinae se redefine para incluir solo a las tribus Selatosomini, Dendrometrini y Pleonomini. Este nuevo sistema reconoce que, si bien aún no podemos decir exactamente cómo se relacionan estos cinco grupos entre sí, podemos estar seguros de que son cinco ramas mayores y distintas del árbol genealógico de la familia de los escarabajos de clic.

Los investigadores enfatizan que este cambio no se trata de dividir a los escarabajos en demasiados grupos pequeños, sino de crear una clasificación que refleje lo que los datos realmente respaldan. Todo el grupo contiene alrededor de cuatro mil especies descritas, y las nuevas subfamilias varían desde la pequeña Hypnoidinae con aproximadamente cien especies hasta la grande Dendrometrinae con más de mil seiscientas. Al otorgar a cada uno de estos linajes robustos su propio rango de subfamilia, la clasificación se vuelve estable y resistente a futuros cambios, incluso a medida que llega nueva información. El estudio también señala que, para un pequeño grupo, los Crepidomenini, los investigadores no pudieron tomar una decisión final debido a que carecían de los datos genéticos necesarios. Estos se encuentran actualmente en una categoría de espera temporal hasta que haya más información disponible. En última instancia, el artículo concluye que la estructura de esta parte del árbol genealógico de los escarabajos de clic es el punto más débil del conocimiento actual, no por falta de esfuerzo, sino porque la historia evolutiva misma fue demasiado rápida y caótica para dejar un rastro genético claro. La solución propuesta es aceptar esta incertidumbre y construir una clasificación que solo nombre las partes del árbol que son indiscutiblemente reales.