Animales vertebrados: El secuestro de la vértebra

Radiación adaptativa del pico de las aves y algunas variantes poco explotadas 

Diez millones de años parece que es el tiempo de revolucionar un mundo. El Cámbrico y los esquistos de Burgess (Burgess Shale) demuestran que, dadas las circunstancias apropiadas, los fenómenos evolutivos pueden ser asombrosamente creativos, trepidantes e ingeniosos en un periodo de tiempo “relativamente corto”. En un mundo, en donde a partir de microorganismos tan simples como las bacterias se han originado, secuoyas, ballenas, arañas, y por qué no decirlo, ornitorrincos, tendemos a pensar que no hay límites impuestos en esto de evolucionar y crear nuevas especies con atributos nuevos, únicos y admirables. Sin embargo, las soluciones a veces no trasgreden ciertos límites sin que, aparentemente, entendamos bien una razón o un porqué.

150 millones de años tuvieron que esperar los mamíferos para su gran diversificación. La gloria tenía que llegar solo cuando desaparecieran los que la confinaban. De una fauna inicial basada en un puñado de arquetipos morfológicos del tipo ciervo ratón (tragúlidos), musarañas elefantes (macroscelídeos) o gálagos (galágidos) surgen en términos comparativos una pequeña y modesta versión (permítanme la comparación) de la explosión cámbrica. La radiación ecológica y versatilidad que los mamíferos podían exponer tenía el paso cerrado por culpa de los grandes reptiles marinos y dinosaurios que coartaron, con total seguridad, la capacidad creativa de los mamíferos. Solo 10 millones de años después de la extinción de los dinosaurios aparecen muchos de los actuales órdenes de mamíferos reconocibles, entre ellos primates lemuriformes (recordad a Ida) y ungulados (artiodáctilos y perisodáctilos). La fauna en este periodo empieza a apuntar a muchos de los diseños que reconocemos y nos resultan familiares.

Actualmente hay más de 5.000 especies de mamíferos catalogadas, y (casi) todos comparten un rasgo que va más allá de tener pelo o producir leche. Casi todos estamos atados a tener siete vértebras cervicales en el cuello. Las vértebras cervicales son los huesos en la parte superior de nuestra columna vertebral y forman la estructura del cuello. Tenemos exactamente siete de estos huesos, un rasgo que compartimos con todos los todos mamíferos “decentes” del planeta, es decir, el caballo, la jirafa, la ballena, los gatos, los Homínidos y por supuesto el ornitorrinco.

-¿Todos? ¡Espera! ¡Todos NO!- el perezoso es una excepción* porque tiene entre 8 y 10 según la especie. Una extraña anomalía hasta hace poco no resuelta de la clase Mammalia. En el resto de vertebrados (Tetrapoda) hay una enorme variabilidad en cuanto al número de vértebras cervicales. En las aves por ejemplo podemos encontrar desde 25 vértebras cervicales en el cisne hasta 16 en los patos comunes, en los cocodrilos 8 ó 9, y entre 10 y 17 entre los extintos dinosaurios.

¿Pero…? ¿Por qué los perezosos tienen más vértebras cervicales que el resto de mamíferos? ¿Por qué todos los mamíferos están atados al número 7 y en otros grupos no? La primera cuestión en principio parece clara, el anormal número de vértebras cervicales del perezoso permite que pueda girar su cabeza en ángulo de casi 300°, lo que le facilita mover la cabeza en casi todas las direcciones sin mover el cuerpo. Una clara ventaja para pasar más fácilmente desapercibido cuando se escruta el mundo desde la lentitud metabólica del perezoso. Sin embargo quienes no necesitan “cuello”, como los cetáceos, mantienen el mismo número de vértebras cervicales, y quienes necesitan muchas más como las jirafas se las arreglan para incrementar la altura del cuello sin llegar a incrementar el número de vértebras. Podemos entender el “por qué” desde el punto de vista de la selección natural, un mayor radio de visión y movilidad del cuello facilito que se asentara este rasgo, pero desconocíamos por completo cómo lo hizo el perezoso y por qué otros no lo hicieron igual.

A priori uno esperaría encontrar toda una panoplia de diseños numerarios en los cuellos de los diferentes órdenes de mamíferos. Solo el perezoso parecía erguirse frente a la limitada creatividad numeraria en las vértebras cervicales de la clase Mammalia. Por desgracia la liderada rebelión contra el “ortodoxo” número 7 del cuello ha resultado no ser tan pragmática ni óptima, aunque si ingeniosa, algo en lo que la evolución tiene una clara predilección.

En el año 2010 un grupo de científicos encabezados por Lionel Hautier dio a conocer en un estudio publicado en PNAS, que las vértebras cervicales adicionales de estos xenartros son en realidad vértebras torácicas, -si! has leído bien…, ¡torácicas!-. En el artículo, Hautier explica que en los mamíferos el desarrollo de las vértebras torácicas es mayor que el de las vértebras cervicales. Al parecer existe una diferenciación clara a nivel embrionario en el momento de la osificación de las vértebras torácicas y de las vértebras cervicales, gracias a lo cual pueden ser identificadas. Tradicionalmente las vértebras extras y más caudales del cuello de los perezosos se habían considerado cervicales, pero estas vertebras extranumerarias presentan patrones de osificación con mayor similitud con el desarrollo de las vértebras torácicas. En el individuo adulto estas vertebras “torácicas” no presentan costillas y eso quizás confundía su verdadero origen, según el desarrollo embrionario, estas vértebras extras son retenidas del resto de las torácicas para incorporarlas al cuello y esto permite al perezoso ganar algunas vértebras pero no generándolas de novo sino secuestrándolas del tórax.

Vista lateral del esqueleto del Perezoso de tres dedos, crédito/autor PNAS/Lionel Hautier

Llegados hasta aquí el lector podrá preguntarse ¿por qué entonces este conservadurismo en el cuello de los mamíferos? Este pequeño resumen, no cierra el debate sobre el número de vértebras en los mamíferos, sólo certifica el “consevadurismo mamiferoide” por el número 7. El perezoso no tiene más vértebras cervicales que cualquier otro mamífero, salvo por esas 2 ó 3 vértebras “secuestradas” del tórax, de la misma manera que el pulgar extra del panda es el resultado de la incorporación del hueso sesamoideo para una nueva función insospechada ya que el panda sí que disponía de un verdadero pulgar, aunque no oponible. Gould, en su ensayo “El pulgar del panda”, comentaba que para el panda, reorganizar la disposición del verdadero pulgar era tal vez más complejo genéticamente que reclutar un hueso de la muñeca. Quizás para los mamíferos aumentar el número de vértebras en el cuello puede ser a nivel genético de una complejidad tal, que cualquier otra solución, como la de secuestrar vertebras del tórax, donde sólo basten unas cuantas mutaciones en los genes hox (genes que regulan el desarrollo embrionario y morfogénesis del individuo) puede ser más factible que la mutación que origine el incremento de una sola vértebra, a lo mejor sea solo una cuestión de probabilidad estadística y esas mutaciones nunca aparezcan. La jirafa es, sin duda, un buen ejemplo de ello.

La solución óptima habría sido generar dos (o tres) nuevas vértebras, pero para los mamíferos generar vértebras cervicales de novo parece que es tan improbable como para los Tetrápodos generar nuevos dedos a partir de la generalizada pentadactilia.

A pesar de la explosión de formas que se produjo tras la extinción de los dinosaurios el número 7 se ha mantenido atado a nosotros como una configuración cardinal de nuestro pasado sinápsido. Las oportunidades de explotar todas las posibilidades están ahí, como por ejemplo si han sabido hacer las aves. Pero ya vemos que las soluciones, aunque eficientes, no son siempre las óptimas y la evolución es un bello ejemplo de esto.

*Un profesor me dijo una vez “la biología es la ciencia de las excepciones” por lo que en realidad hay otra excepción de la que no he hablado y que he obviado: ¡existe un mamífero que tiene menos de 7 vértebras! Hay un sirénido que tiene 6,
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Habllando de Ciencia

Los macacos y la primera red social de nuestros antepsados

Manada de macacos 'Macaca fasciularis'. | Nature

"El ser humano es un ser social por naturaleza", dijo Aristóteles en el siglo III a. de C., pero esta es una capacidad que nuestra especie comparte con otras muchas y que, en el caso de los primates, podría tener una explicación relacionada con los horarios de las actividades. Así lo aseguran, al menos, tres investigadores anglosajones, que han dado nuevas pistas sobre el origen de esa intrincada red social que hoy tiene dimensiones globales.

Los antropólogos, dirigidos por Susanne Shultz, de la Universidad de Oxford, analizaron el funcionamiento de los grupos sociales entre primates actuales así como especies del árbol evolutivo humano, hasta un total de 217 especies diferentes para tratar de reconstruir el comportamiento social de hace millones de años. Y encontraron que la llave que hizo posible las relaciones en los grupos fue el cambio de una actividad nocturna a otra diurna.

Según publican en la revista 'Nature' esta semana, en un principio los primates eran forrajeadores solitarios que salían por la noche protegidos por la oscuridad. Sin embargo, cuando empezaron a moverse de día, se volvieron más vulnerables, puesto que podían ser vistos por los depredadores y ser atacados, así que comprobaron que ir en grupo les hacía más fuertes. En definitiva, que la vinculación social surgió de la adaptación a una amenaza externa.

Además, no sólo cambiaron la soledad por la compañía, sino que también se mezclaron machos con hembras en estos grupos, de modo que podían ir y venir de un lado a otro, según sus necesidades, como aún hacen hoy primates como los lémures. No sería hasta mucho más adelante cuando aparecieron grupos más estables y de un tamaño más pequeño, que mantendrían relaciones más cercanas, según apuntan los investigadores.

Algunos estudios anteriores habían sugerido que el origen de los grupos sociales estaba en pequeñas unidades de individuos que fueron encadenándose unas con otras. Otros apuntaban que tendrían su origen en la unión de una madre con sus crías, relación que acabó incluyendo a otras hembras cercanas, hata que el grupo fue creciendo.

Los autores de este nuevo trabajo incluyeron un gran número de variables en sus datos: número de indiviudos, enlaces familiares, uniones monógamas, harenes, relaciones de una hembra con varios machos, etcétera. Descubrieron así que la vinculación entre los primates está muy determinada por sus antepasados y que las especies más cercanas evolutivamente tenían un comportamiento más similar.

Cambio sin vuelta atrás

Sin embargo, revelan que una vez que se pasó de la vida individual a la de grupo, hace 52 millones de años en la línea evolutiva que dió lugar a los seres humanos y algo más tarde en otra rama de primates, nunca más se ha vuelto a la vida ermitaña.

Más adelante, los ancestros que empezaron a vivir en pareja no volvieron a vivir en grupos, mientras que los que optaron por los harenes continuaron compartiendo su vida con otros congéneres en manadas más y menos grandes, en función del momento.

Por contra, concluyen los investigadores, los seres humanos siempre han tenido una gran capacidad para adaptarse a diferentes tipos de sociedades y, a lo largo de la Historia, han vivido en culturas monógamas, polígamas, en grupos que incluyen la familia nuclear (padres e hijos) y en más extensas. Del mismo modo, han ajustado sus horarios de actividad laboral, hasta el punto de que hay quien trabaja unos días de noche y otros de día.

"La flexibilidad de comportamiento de los seres humanos es asombrosa, así como su capacidad de vivir en unas sociedades tan grandes como las nuestras, y tenemos que hacer frente a una variedad enorme de ajustes en función de las culturas y las tradiciones. Es algo del linaje humano que no se ha desarrollado nunca en otros primates, lo que prueba que es necesario un cerebro grande para tener una vida social complicada", argumenta Shultz.

Su colega Christopher Opie, de la Universidad de Auckland, recuerda la importancia de echar la vista atrás para poder entender "momentos decisivos de nuetra evolución social". "Ahora entendemos porqué la sociabilidad del primate es intrínsecamente especial, pues los grupos sociales consolidados son inusuales en mamíferos, y no una norma como entre primates", concluye.

Fuente:

El Mundo Ciencia