Os presento… los Vertebrados

Ésta es la segunda entrada sobre evolución, que empecé con algunos conceptos básicos e historia sobre el tema hace un par de semanas. Tendría que haber sido publicada la semana pasada, pero la participación en el Campus Gutenberg y su resumen la retrasó.

Hoy haré un repaso a la evolución de los vertebrados. Espero hacerla lo más simple posible y que no sea pesada.

Origen

Los vertebrados se encuentran dentro del grupo de los cordados, caracterizados por presentar notocorda (varilla líquida envuelta por un tejido fibroso que permite su movilidad; en los vertebrados queda reducida a una pequeña parte dentro de la estructura que la sustituye, la columna vertebral), hendiduras faríngeas (agujeros en la faringe que pueden existir durante toda la vida del individuo o solo en la fase embrionaria, aunque pueden no abrirse), glándula tiroides, cordón nervioso tubular y dorsal (situado por encima de la notocorda; en los vertebrados se traduce en la médula espinal) y cola postanal (puede existir solo en la fase embrionaria o larvaria).

Con respecto a los vertebrados propiamente dichos, las características son: presencia de la columna vertebral, formada por unos bloques de hueso o cartílago (vertébras) unidas, entre las cuales hay unas almohadillas (discos intervertebrales, donde queda el resto de notocorda), y que define el eje corporal; y el cráneo, una estructura de hueso o cartílago que mantiene los órganos sensoriales en la cabeza y encierra el encéfalo, aunque sea parcialmente.

Los primeros fósiles de vertebrados no tenían ni vértebras bien desarrolladas ni cráneo, pero sí que tenían una notocorda reforzada. Los primeros elementos vertebrales estaban encima o rodeando la notocorda, que aún era el principal soporte corporal. Con el tiempo, las vértebras empezaron a ejercer la función de soporte principal y relegaron a la notocorda.

Haikouella lanceolata

Representación de Haikouella. Fuente: Apokryltaros, con licencia CC-BY-SA 3.0, en Wikimedia Commons

Haikouella, Myllokunmingia y Haikouichthys se cree que son los primeros vertebrados, aparecidos durante el Cámbrico. Son muy parecidos al fósil de Metaspriggina: notocorda, barras branquiales y órganos sensoriales en la cabeza.

Mandíbulas y huesos

El siguiente paso en la evolución de los vertebrados fue la aparición de las mandíbulas (hace entre 400 y 500 millones de años). Éstas derivan de algunas de las barras branquiales, las cuales empezaron a ganar movilidad hasta conseguir un movimiento que permitió la alimentación por captura, en vez de la captación de partículas en suspensión (opinión que tiene más soporte en la comunidad científica, debido a que los cordados no vertebrados la presentan; la otra opinión es que, aunque no tenían mandíbulas, eran depredadores). Actualmente tenemos dos organismos sin mandíbulas: mixines y lampreas.

Después de la aparición de la mandíbula, el siguiente gran paso fue la calcificación de los huesos (hace poco más de 400 millones de años). Algunos fósiles presentan estructuras duras que recubrían su cuerpo, pero es durante la aparición de los peces modernos que los huesos se endurecen por la presencia de calcio. Los tiburones y las rayas (condrictios) son peces con mandíbula pero con huesos cartilaginosos. Un estudio reciente basado en la comparación del genoma del tiburón elefante muestra que la calcificación se debe a un grupo de genes no presentes en este tiburón (y por ende a los demás condrictios).

Independencia del agua

Otro gran paso que dieron los vertebrados fue la colonización del ambiente terrestre. Este paso lo dieron los anfibios, aunque no se independizaron del medio acuático. Pero antes que los anfibios, los peces fueron los que empezaron a desarrollar estructura que con el tiempo dieron lugar a las patas terrestres.

Fishapod evolution.jpg

Evolución del paso a la tierra. “Fishapod evolution” by Maija Karala – Own work. Licensed under CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons.

Los tetrápodos (anfibios, reptiles, aves y mamíferos) descienden de un grupo de peces llamados sarcopterigios, los cuales presentan unas aletas carnosas como rasgo más distintivo. Algunos de ellos presentan pulmones y puede respirar fuera del agua. Aun así, sus aletas no son lo suficientemente fuertes para soportar su peso, así que cuando no hay agua se arrastran por el fondo, propulsados por las aletas.

Pero un experimento reciente, muestra como un pez actinopterigio (el otro grupo de peces óseos junto a los sarcopterigios), que también presenta pulmones, cuando es puesto en un ambiente parecido al terrestre, con tan solo tres milímetros de agua, es capaz de cambiar su comportamiento y empezar a propulsarse con sus aletas como si anduviera, arrastrando el cuerpo, pero con la cabeza alta. Esto le provoca un cambio anatómico y da pistas de cómo debieron ser los primeros pasos de los vertebrados en tierra.

Volviendo a los sarcopterigios, que dieron a los tetrápodos, encontramos al Tiktaalik, uno de los primeros seres capaces de “andar”, aunque fuera por el lecho del río o marismas y con capacidad de sostener ligeramente su cuerpo durante breves períodos de tiempo. Un hallazgo reciente de nuevos fósiles suyos muestra como presentaba una pelvis mucho más desarrollada de lo que se pensaba. Así, parece ser que la adaptación de las extremidades posteriores a andar empezó antes de lo pensado (hasta el momento se pensaba que un aumento de pelvis se había empezado a dar en los tetrápodos, principalmente en los primeros anfibios).

Una vez adaptados al medio terrestre, los vertebrados evolucionaron en los distintos ambientes, gracias a un último paso: la independencia total del agua. Este cambio implicó que las crías no necesitaban la presencia del agua para sobrevivir, ya que se las envolvía con unas membranas que crean un diminuto medio acuático. De este último paso se beneficiaron los reptiles, las aves y los mamíferos, los llamados amniotas (el amnios es una de estas membranas). Y aún se benefician, obviamente.

Creo que me ha quedado demasiado académico. La semana que viene hablaré sobre la evolución de los dinosaurios y algunas de las polémicas existentes.

DH

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