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sábado, 26 de mayo de 2012

Así aprendieron a caminar los vertebrados


 Un equipo de investigadores británicos del Royal Veterinary College y de la Universidad de Cambridge publican hoy en Nature un estudio que muestra cómo los primeros vertebrados lograron salir del mar para empezar a moverse en tierra firme hace casi 400 millones de años. Un hito que llevó después al desarrollo de toda clase de especies terrestres, incluída la nuestra.


Hace 360 millones de años, en el Devónico, la Tierra era muy diferente de la que conocemos hoy. Dos supercontinentes, Gondwana y Euroamérica, se apiñaban en un solo hemisferio dejando al océano todo el resto del planeta. Mucho tiempo después esas dos masas de tierra se unirían para formar Pangea, el supercontinente único que hace unos 200 millones de años, terminó por "romperse" en los cinco continentes actuales.

Tampoco la vida, en aquél tiempo lejano, se parecía a la que podemos ver hoy a nuestro alrededor. La inmensa mayor parte de las especies vivas no eran terrestres, sino marinas. Los continentes estaban dominados por enormes escorpiones, ciempiés, ácaros y libélulas de casi un metro de longitud, dueños absolutos de los bosques y otros recursos vegetales que empezaban a extenderse como un manto sobre las tierras emergidas.

A finales del Devónico, además, la vida misma en la Tierra se vio sometida a una de las pruebas más duras de toda su historia. En apenas un puñado de millones de años, el 85% de todas las especies vivas desaparecieron en una de las mayores extinciones que se conocen. La vida en el mar, la más extendida, se llevó la peor parte en una catástrofe cuyo origen sigue siendo incierto, aunque se cree que, igual que sucedió en otros periodos de extinción masiva, la causa pudo ser el impacto de un gran meteorito.

Sin embargo, hace 360 millones de años, a finales del Devónico, se produjo un hecho de la máxima importancia. Algunos vertebrados marinos, los tetrápodos, empezaron a asomar fuera del agua y a arrastrarse torpemente por tierrafirme. Ellos fueron los pioneros y los precursores de todos los vertebrados que, con el paso del tiempo, se fueron desarrollando por todo el planeta, terminando con la era de los grandes artrópodos.

Por supuesto, en el periodo de transición entre el agua y la tierra, aquellas criaturas tuvieron por fuerza que adaptarse a unas condiciones absolutamente diferentes. Moverse por el agua no es lo mismo que hacerlo en tierra, y requiere de profundas adaptaciones anatómicas.

Cómo lograban desplazarse aquellos primeros anfibios ha constituido, hasta ahora, un misterio de difícil solución. Pero el estudio dirigido por Stepanie E. Pierce y el profesor John R. Hutchinson, del Royal Veterinary College, y por Jennifer A. Clack, de la Universidad de Cambridge, ha conseguido por fin arrojar luz sobre la cuestión.

Los investigadores analizaron la capacidad de movimientos de las extremidades de Ichthyostega, quizá el primero de los vertebrados capaz de desplazarse en tierra firme, y han conseguido realizar una reconstrucción tridimensional del esqueleto completo de este animal, que vivió a finales del Devónico, hace 360 millones de años.

En palabras de Stepanie Pierce, "Nos ha llevado tres años de intenso trabajo, y con un material fósil muy difícil, pero por fin hemos conseguido ver cómo se mantenía unido el esqueleto de un Ichthyostega y cómo debió de moverse el animal. Resulta muy excitante, ya que nos permite examinar al detalle cómo los antiguos vertebrados llevaron a cabo la monumental transición que es necesaria para pasar de nadar a caminar"

Para probar cómo "funcionaban" las extremidades de Ichthyostega, el equipo de investigadores escaneó decenas de fósiles procedentes de diversos especímenes y "separó" digitalmente los huesos de la roca que los rodeaba. Después, cada hueso fue colocado exactamente en el lugar de la anatomía correspondiente y manipulado para comprobar cuál era su auténtico rango de movimientos.

En palabras de Clack, "nuestra reconstrucción demuestra que la vieja idea, la que se ve en los libros y en los museos, de que Ichthhyostega se parecía y se movía como una salamandra grande, es incorrecta".

Comparando los datos obtenidos en su simulación con los movimientos reales de cinco especies actuales (salamandras, cocodrilos, ornitorrincos, focas y nutrias), los científicos se dieron cuenta de que tanto los hombros como las articulaciones de las caderas de Ichthyostega limitaban extraordinariamente su posibilidad de movimiento, lo que significa que el animal no debió de caminar por tierra de una forma habitual. El estudio, además, reveló que las patas traseras de Ichthyostega eran incapaces de rotar a lo largo de su eje mayor, algo crítico para la locomoción de los actuales animales terrestres.

Este hecho implica que estos primeros animales terrestres no eran capaces de caminar bien usando sus cuatro patas, y que se desplazaban quizá de la misma forma en que lo hacen las focas actuales: es decir, usando sus dos extremidades delanteras como si fueran muletas para impulsar el resto del cuerpo. Las patas traseras, probablemente sólo cumplían funciones de apoyo y equilibrio del resto del cuerpo.
 
Según los investigadores, tuvo que pasar mucho tiempo para que las extremidades traseras de Ichthyostega adquirieran la capacidad de rotación (algo que, sorprendentemente, sí que tienen las aletas de muchos peces) y pudieran, por lo tanto, ser utilizadas para caminar como lo hacen los anfibios actuales.

El siguiente paso será realizar modelos similares con el resto del esqueleto de esta extraordinaria criatura, para llevar así a cabo análisis biomecánicos mucho más detallados y responder, de paso, a nuevas y acuciantes preguntas. Por ejemplo, ¿Cómo evolucionó la capacidad de los vertebrados para correr?








Fuente: abc.es

jueves, 14 de mayo de 2009

Un estudio investiga la vida de los primeros tetrápodos

Los registros fósiles se emplean para determinar la apariencia de los animales, y la comunidad científica ha descubierto mediante ellos diferencias importantes entre ejemplares jóvenes y adultos en el aspecto y el estilo de vida. Ahora una nueva investigación internacional publicada en la revista Science aporta nuevas pruebas sobre el hecho de que los primeros vertebrados terrestres sufrían una serie de cambios en su estilo de vida durante la madurez.

Investigadores de la Universidad de Uppsala (Suecia), la Universidad de Cambridge (Reino Unido) y la Universidad de Duke (Estados Unidos) examinaron los restos óseos fósiles pertenecientes a las extremidades superiores de los géneros Ichthyostega y Acanthostega, los dos «peces cuadrúpedos» de Islandia. El nuevo material mostró diferentes trayectorias ontogénicas (aquellas que muestran el desarrollo desde la fertilización del huevo hasta la madurez) relativas a sus extremidades anteriores.

Estos animales vivieron durante el Devónico, un periodo del Paleozoico que comenzó hace 416 millones de años y finalizó hace 359,2 millones de años. El nombre de este periodo procede del condado de Devon (Reino Unido), donde se estudiaron por vez primera rocas datadas entre estas fechas. Los primeros peces que desarrollaron patas y comenzaron a andar en tierra como tetrápodos, esto es, animales vertebrados cuadrúpedos, lo hicieron durante el Devónico.

Los investigadores afirmaron que el Ichthyostega y el Acanthostega vivieron hace unos 365 millones de años y que fueron los primeros vertebrados con miembros anteriores y posteriores en lugar de aletas pareadas. Forman parte de la raíz común a todos los anfibios, reptiles mamíferos y pájaros actuales, según el equipo de investigación. A pesar de que ambos están considerados como los primeros tetrápodos de los que se tiene noticia gracias a múltiples estructuras esqueléticas prácticamente completas, el Acanthostega se ha definido como el más primitivo.

En su estudio, los investigadores encontraron varios huesos pertenecientes a extremidades anteriores de las dos especies de peces tanto completamente desarrollados como a medio desarrollo. Gracias a estos restos fueron capaces de determinar de qué manera variaba la forma del hueso al ir creciendo el animal. Los análisis revelaron que la vida de los dos animales se desarrolló de formas distintas.

«El hueso de la extremidad anterior proporciona una gran cantidad de información sobre el estilo de vida del animal, ya que su forma nos da pistas sobre los movimientos realizados y nos informa, por ejemplo, de si el animal levantaba la parte delantera del suelo», explicó el profesor Per Ahlberg del Departamento de Fisiología y Biología del Desarrollo de la Universidad de Uppsala (Suecia).

Al comparar estos dos peces, los investigadores descubrieron que el Ichthyostega era más terrestre que el Acanthostega gracias a que sus extremidades eran más robustas y sólo poseían una pequeña aleta de cola. «El patrón que se aprecia en el proceso de adhesión de los músculos en los pequeños húmeros (huesos de las extremidades anteriores) se asemeja al de los miembros más semejantes a los peces de los tetrápodos del grupo corona», se lee en el artículo. Es decir, el Ichthyostega poseía más capacidad de adaptar sus extremidades anteriores para poder aguantar su peso en la madurez.

Con respecto al Acanthostega, los húmeros pequeños y grandes muestran el patrón del grupo corona: sus extremidades son más débiles y la aleta de cola más grande. Los investigadores no encontraron modificaciones correspondientes en este animal.

«La explicación probablemente resida en que ambos animales depositaban sus huevos en el agua tal y como lo hacen los anfibios contemporáneos, lo que significa que para el Ichthyostega terrestre, [al contrario que para] el Acanthostega acuático, era necesario sufrir una transformación durante su vida al crecer del estado larvario al adulto», informó el profesor Ahlberg.

«Deducimos que el Ichthyostega sufrió una mayor terrestralización locomotora durante su ontogenia», apuntaron los autores. «En general, de las posiciones [del desarrollo evolutivo] filogenéticas relativas al Ichthyostega y al Acanthostega podría decirse que no están del todo claras, puesto que el Ichthyostega podría ser el más basal [el que se diversificó antes] de los dos.»

La situación del Ichthyostega, más adaptado al medio terrestre, indica «una situación en la que la terrestralización se produjo de forma rápida y temprana, muy distinta a la de los modelos predominantes en la actualidad sobre los "tetrápodos acuáticos devónicos"», concluyeron.

Para más información, consulte:

Science:
http://www.sciencemag.org

Universidad de Uppsala:
http://www.uu.se

Fuente: cordis.europa.eu

viernes, 17 de abril de 2009

El primer ser que se puso a cuatro patas

Recreación artística de un Ichthyostega. - SCIENCE

Los 'Ichthyostega', 'peces' tetrápodos, emergieron hace más de 365 millones de años

La cabecera de la serie de dibujos animados Érase una vez el hombre mostraba el largo viaje evolutivo desde el primer microorganismo que surgió en el planeta hasta el ser humano. El paso más sorprendente era la transformación de un pez en una especie de anfibio de cuatro patas capaz de salir del agua y conquistar la tierra. Aquel animal, el primer tetrápodo, era un Acanthostega, habitante de las marismas en el periodo Devónico, hace unos 365 millones de años. O, al menos, eso se creía hasta la fecha.

Científicos de las universidades de Cambridge (Reino Unido) y Upsala (Suecia) presentan hoy en Science un estudio que obliga a cambiar el árbol de la evolución. El primer explorador que se adentró en la tierra fue, en realidad, el Ichthyostega, otro tetrápodo hasta ahora considerado como un segundón en la transición entre los peces y los animales terrestres.

Los autores, coordinados por Viviane Callier, del Museo de Zoología de Cambridge, han analizado restos fósiles de ambos géneros animales hallados en Groenlandia y han observado que la posición de los huesos de la pata delantera de los Ichthyostega variaba gradualmente a medida que los individuos iban madurando.

El proceso pectoral, la parte del húmero en la que se insertan los músculos pectorales, se encuentra en la posición habitual de los tetrápodos -el borde anterior del hueso- en todos los Acanthostega estudiados y en los Ichthyostega más maduros.

Sin embargo, en los jóvenes individuos de este género animal el proceso pectoral se sitúa en un punto más central del hueso, como en los peces primitivos. Los Ichthyostega sería, por lo tanto, las criaturas de cuatro patas más parecidas a los vertebrados acuáticos.
Teoría de la Recapitulación

A juicio de los investigadores, este descubrimiento sugiere que los adultos pasaban más tiempo fuera del agua que los jóvenes, y este rasgo evocaría su historial evolutivo. Según la Teoría de la Recapitulación, propuesta por el biólogo alemán Ernst Haeckel en el siglo XIX, el desarrollo de un organismo, desde la concepción hasta la edad adulta, imita la evolución de toda la especie.

Según el estudio, los Ichthyostega, denigrados por los paleontólogos durante decenios, fueron los primeros tetrápodos que osaron emerger del agua. Y lo seguirán siendo hasta que nuevos fósiles alboroten de nuevo el árbol evolutivo.

Fuente: publico.es