Científicos de Harvard han reconstruido cómo y cuándo los primeros grupos de criaturas exploradoras terrestres se convirtieron en mejores caminantes que nadadores.
 |
| Tres etapas principales de la evolución de la forma del húmero: desde el húmero en bloque de los peces acuáticos, hasta el húmero en forma de L de los tetrápodos de transición y el húmero retorcido de los tetrápodos terrestres. - BLAKE DICKSON |
"Poder caminar por la tierra esencialmente preparó el
escenario para toda la biodiversidad y estableció ecosistemas terrestres
modernos --explica Stephanie Pierce, profesora adjunta de Biología Orgánica y
Evolutiva y conservadora de paleontología de vertebrados en el Museo de
Zoología Comparada--. Representa un período de tiempo increíblemente importante
en la historia evolutiva".
Los científicos han estado tratando durante más de un siglo
de desentrañar exactamente cómo se produjo este cambio notable, y su
comprensión del proceso se basa en gran medida en unos pocos fósiles raros e
intactos con brechas anatómicas entre ellos. El nuevo estudio de Pierce y Blake
Dickson busca proporcionar una vista más completa al enfocarse en un solo
hueso: el húmero.
El estudio, publicado en Nature, muestra cómo y cuándo los
primeros grupos de exploradores terrestres pasaron del agua y la tierra. El
análisis abarca la transición de aleta a extremidad y reconstruye la evolución
del movimiento terrestre en los primeros tetrápodos. Estos son los vertebrados
terrestres de cuatro extremidades cuyos descendientes incluyen anfibios,
reptiles y mamíferos extintos y vivos.
Los investigadores se centraron en el húmero, el hueso largo
de la parte superior del brazo que desciende desde el hombro y se conecta con
la parte inferior del brazo en el codo, para sortear el dilema de los espacios
entre fósiles bien conservados.
Funcionalmente, el húmero es imprescindible para el
movimiento porque alberga músculos clave que absorben gran parte del estrés de
la locomoción cuadrúpedo. Lo más importante es que el hueso se encuentra en todos
los tetrápodos y los peces de los que evolucionaron y es bastante común en todo
el registro fósil.
Este hueso representa una especie de cápsula del tiempo, con
la que reconstruir la evolución de la locomoción, ya que se puede examinar a
través de la transición de aleta a extremidad, explica los investigadores.
"Empezamos con la idea de que el húmero debería poder
informarnos sobre la evolución funcional de la locomoción a medida que pasas de
ser un pez que nada más y cuando llegas a tierra y empiezas a caminar",
recuerda Dickson.
Los investigadores analizaron 40 humeros de fósiles en 3D para el estudio, incluidos nuevos fósiles recogidos por colaboradores de la Universidad de Cambridge como parte del Proyecto TW:eed. El equipo analizó cómo cambió el hueso con el tiempo y su efecto sobre cómo probablemente se movían estas criaturas.
El análisis cubrió la transición de peces acuáticos a
tetrápodos terrestres. Incluía un grupo intermedio de tetrápodos con
capacidades locomotoras previamente desconocidas. Los investigadores
encontraron que la aparición de extremidades en este grupo intermedio coincidió
con una transición a la tierra, pero que estos primeros tetrápodos no eran muy
buenos para moverse sobre ella.
Para comprender esto, el equipo midió las compensaciones
funcionales asociadas con la adaptación a diferentes entornos. Descubrieron que
a medida que estas criaturas se trasladaban del agua a la tierra, el húmero
cambiaba de forma, lo que resultaba en nuevas combinaciones de rasgos
funcionales que resultaban más ventajosos para la vida en la tierra que en el
agua.
Y eso tenía sentido para los investigadores. "No se
puede ser bueno en todo --señala Dickson--. Hay que renunciar a algo para pasar
de ser un pez a ser un tetrápodo en tierra".
Los investigadores capturaron los cambios en un mapa
topográfico que muestra dónde se encontraban estos primeros tetrápodos en
relación con la vida en el agua o en la tierra. Los científicos explican que
estos cambios probablemente fueron impulsados por presiones ambientales a
medida que estas criaturas se adaptaron a la vida terrestre.
El documento describe que los tetrápodos de transición
tienen un húmero en forma de L que proporciona algún beneficio funcional para
moverse en tierra, pero no mucho. Estos animales tenían un largo camino por
recorrer para desarrollar los rasgos necesarios para usar sus extremidades en
tierra para moverse con facilidad y habilidad.
A medida que el húmero continuaba cambiando de forma, los
tetrápodos mejoraron su movimiento. El húmero en forma de L se transformó en
una forma más robusta, alargada y retorcida, lo que dio lugar a nuevas
combinaciones de rasgos funcionales. Este cambio permitió pasos más efectivos
en la tierra y ayudó a desencadenar la diversidad biológica y la expansión
hacia los ecosistemas terrestres. También ayudó a establecer cadenas
alimentarias complejas basadas en depredadores, presas, herbívoros y carnívoros
que todavía se ve en la actualidad.
El análisis tardó unos cuatro años en completarse.
Cuantificar cómo el húmero cambió de forma y función tomó miles de horas en una
supercomputadora. Luego, los investigadores analizaron cómo esos cambios
afectaron el rendimiento funcional de la extremidad durante la locomoción y las
compensaciones asociadas.
El enfoque innovador representa una nueva forma de ver y
analizar el registro fósil, un esfuerzo que Pierce asegura que valió la pena.
"Este estudio demuestra cuánta información se puede obtener de una parte
tan pequeña del esqueleto de un animal que se ha registrado en el registro
fósil y cómo puede ayudar a desentrañar una de las mayores transformaciones
evolutivas que jamás haya ocurrido --explica Pierce--. Esto es realmente un
material de vanguardia".
No hay comentarios:
Publicar un comentario