Estudio de la U-M rastrea la innovación y evolución mandibular en un antiguo grupo dominante de peces
ANN ARBOR—Si estás leyendo esta frase, quizá tengas que agradecérselo a un pez.
Los peces fueron los primeros animales en desarrollar mandíbulas. Utilizan sus mandíbulas principalmente para alimentarse, pero también para defenderse, como herramientas, por ejemplo, para excavar o romper alimentos duros, e incluso como una forma de cuidado parental. Algunos peces llevan los huevos o a sus crías en la boca. Las mandíbulas son un rasgo que los científicos consideran clave para impulsar la evolución de los vertebrados, incluidos nosotros.
Ahora, un estudio de la Universidad de Michigan ha demostrado que un grupo de peces hoy en día raro, conocido como peces de aletas lobuladas, experimentó una explosión de diversidad entre hace aproximadamente 359 y 423 millones de años. Era un grupo especialmente diverso, con muchas especies cuyas mandíbulas evolucionaron rápidamente e incorporaron innovaciones en los modos de alimentación. En contraste, el otro gran grupo de peces de esa época, los peces de aletas radiadas, tenía mandíbulas que evolucionaron mucho más lentamente.
Esto resulta sorprendente porque, en cierto momento, varios millones de años después, la evolución de estos peces se estancó. El más famoso de estos «fósiles vivientes» es probablemente el celacanto, que durante mucho tiempo se creyó extinto, pero fue hallado con vida en las profundidades del océano en 1938 por una de las mujeres más reconocidas en la ciencia, Marjorie Courtenay-Latimer. Hoy en día, los científicos reconocen solo ocho especies de peces de aletas lobuladas. En contraste, los peces de aletas radiadas comprenden alrededor de 33,000 especies e incluyen prácticamente cualquier pez que puedas imaginar, desde peces dorados y lubinas hasta caballitos de mar.
El estudio, dirigido por la investigadora posdoctoral de la U-M Emily Troyer, se publica en la revista Current Biology y cuenta con el apoyo de la National Science Foundation.
Troyer destacó que el estudio enfatiza la importancia de examinar los antiguos registros fósiles para descubrir nueva información sobre el proceso de evolución. No esperaban encontrar una disparidad tan grande en el potencial evolutivo entre los peces de aletas lobuladas y los de aletas radiadas, algo que solo pudo conocerse gracias al registro fósil de peces del Silúrico y el Devónico.
«Al estudiar la evolución, se puede aprender muchísimo mirando al pasado», afirmó Troyer. «Sin el registro fósil, no tendríamos idea de este cambio invertido de roles».
La era de los peces
Aunque los científicos sospechaban desde hace tiempo el papel de las mandíbulas en la evolución de los vertebrados, había pocos estudios que comparaban la evolución mandibular entre los primeros peces. Los autores del estudio analizaron modelos 3D de tomografías de 86 especies diferentes de peces de los períodos Silúrico y Devónico, hace unos 443 millones de años, cuando todavía no existían los árboles. Descubrieron que, en particular, los peces de aletas lobuladas, como los peces pulmonados y los celacantos, mostraban las tasas más rápidas de cambio evolutivo y la mayor innovación en la forma y función de las mandíbulas.
«Este es un resultado realmente sorprendente, sobre todo porque actualmente los peces pulmonados y los celacantos están representados por solo ocho especies vivientes, con muy poca diversidad mandibular. Sin embargo, si retrocedemos unos 400 millones de años, observamos esta sorprendente inversión. Durante el Devónico, había muchas más especies y mucha más innovación en sus mandíbulas», señaló Troyer.
Para determinar esto, el equipo de investigación mapeó digitalmente cada modelo 3D para examinar tanto la forma de la mandíbula como su función, calculando la ventaja mecánica de la mandíbula, es decir, cuánta fuerza podía ejercer el pez al morder.
«En esencia, a mayor ventaja mecánica de la mandíbula, más potente es la mordida», explicó Troyer.
Rafael Rivero-Vega, coautor principal y recién graduado de doctorado en la U-M, recopiló datos de tomografías y visitó museos para crear escaneos 3D adicionales de casi todos los fósiles disponibles y completos de mandíbulas de peces de aletas lobuladas para su disertación. Luego, mapeó las características importantes de las mandíbulas con el fin de analizar la «radiación adaptativa», es decir, la rápida diversificación de animales debido a cambios en su entorno.
A Rivero-Vega le sorprendió descubrir en la investigación que cada grupo de peces experimentó «un momento evolutivo único en su antiguo pasado».
«Algunos peces diversificaron rápidamente la forma y el tamaño de sus mandíbulas, aunque más tarde permanecieron prácticamente sin cambios una vez que ocuparon un nicho especializado; otros tenían características similares pero presentaban una mayor variedad de formas y tamaños, y otros más mantenían una forma similar y no cambiaron hasta después de haber hecho la transición a tierra firme», señaló.
«Es un gran ejemplo de cómo las innovaciones en la forma, estructura y función pueden ser exploradas por distintos grupos de peces a su propio ritmo, siempre que experimenten las presiones evolutivas adecuadas. Y todo esto ocurrió cientos de millones de años antes de los dinosaurios. Los peces son asombrosos».
Escrito por Morgan Sherburne de Michigan News, adaptado al español por Juan Ochoa de Michigan News.
Comunicado de Prensa
Nota editorial:
Este artículo ha sido elaborado con fines divulgativos a partir de información pública y fuentes especializadas, adaptado al enfoque editorial del medio para facilitar su comprensión y contextualización.
