Antes de la evolución de las patas a partir de las aletas, el esqueleto axial -que incluye los huesos de la cabeza, el cuello, la espalda y las costillas- ya estaba experimentando cambios que acabarían ayudando a nuestros antepasados a sostener sus cuerpos para caminar sobre tierra firme.

Un equipo de investigadores, entre los que se encuentra un biólogo de Penn State, ha realizado una nueva reconstrucción del esqueleto de Tiktaalik, un pez fósil de 375 millones de años de antigüedad que es uno de los parientes más cercanos de los vertebrados con extremidades. La nueva reconstrucción muestra que las costillas del pez probablemente estaban unidas a su pelvis, una innovación que se considera crucial para sostener el cuerpo y para la eventual evolución de la marcha.

El 2 de abril se publicó en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences un artículo que describe la nueva reconstrucción, en la que se utilizó la tomografía microcomputarizada (micro-CT) para escanear el fósil y revelar vértebras y costillas del pez que antes estaban ocultas bajo la roca.

Tiktaalik fue descubierto en 2004, pero se desconocían partes clave de su esqueleto, dijo Tom Stewart, profesor asistente de biología en la Facultad de Ciencias Eberly de Penn State y uno de los líderes del equipo de investigación. Estos nuevos escáneres micro-CT de alta resolución nos muestran las vértebras y costillas de Tiktaalik y nos permiten hacer una reconstrucción completa de su esqueleto, lo que es vital para entender cómo se movía por el mundo.

Diferentes aspectos de la reconstrucción de Tiktaalik roseae
Diferentes aspectos de la reconstrucción de Tiktaalik roseae. Crédito: Thomas A. Stewart et al. / Penn State

A diferencia de la mayoría de los peces, que tienen vértebras y costillas iguales a lo largo del tronco, los esqueletos axiales de los vertebrados con extremidades muestran diferencias drásticas en las vértebras y costillas desde la región de la cabeza hasta la de la cola. La evolución de esta regionalización permitió la realización de funciones especializadas, una de las cuales era una unión mecánica entre las costillas de la región sacra y la pelvis que permitía el apoyo del cuerpo por las extremidades posteriores.

Las aletas pélvicas de los peces están relacionadas evolutivamente con las extremidades posteriores de los tetrápodos, vertebrados de cuatro extremidades, incluidos los humanos. En los peces, las aletas pélvicas y los huesos de la cintura pélvica son relativamente pequeños y flotan libremente en el cuerpo. Para la evolución de la marcha, explican los investigadores, las extremidades posteriores y la pelvis se hicieron mucho más grandes y formaron una conexión con la columna vertebral como forma de arriostrar las fuerzas relacionadas con el sostén del cuerpo.

Tiktaalik es notable porque nos permite vislumbrar esta importante transición evolutiva, dijo Stewart. En todo su esqueleto, vemos una combinación de rasgos que son típicos de los peces y la vida en el agua, así como rasgos que se ven en los animales terrestres.

La descripción original de Tiktaalik se centraba en la parte delantera del esqueleto. Los fósiles se prepararon meticulosamente para eliminar la matriz de roca que los rodeaba y dejar al descubierto el cráneo, la cintura escapular y las aletas pectorales. Las costillas de esta zona eran grandes y expandidas, lo que sugería que podían haber sostenido el cuerpo de algún modo, pero no estaba claro cómo habrían funcionado exactamente. En 2014, la pelvis del pez, descubierta en el mismo lugar que el resto del esqueleto, también se limpió de matriz y se describió.

Posición y orientación reconstruidas de la cintura pélvica de Tiktaalik roseae
Posición y orientación reconstruidas de la cintura pélvica de Tiktaalik roseae. Crédito: Thomas A. Stewart et al. / Penn State

Por estudios anteriores sabíamos que la pelvis era grande y teníamos la sensación de que las aletas traseras también lo eran, pero hasta ahora no sabíamos si la pelvis interactuaba con el esqueleto axial ni cómo lo hacía, explica Stewart. Esta reconstrucción muestra, por primera vez, cómo encajaba todo y nos da pistas sobre cómo pudo evolucionar primero el caminar.

Los investigadores explicaron que, a diferencia de nuestras propias caderas, donde los huesos encajan firmemente, la conexión entre la pelvis y el esqueleto axial de Tiktaalik era probablemente una conexión de tejido blando hecha de ligamentos.

Tiktaalik tenía costillas especializadas que se conectaban a la pelvis mediante ligamentos, explicó Stewart. Es realmente asombroso. Esta criatura tiene tantos rasgos -gran par de apéndices traseros, pelvis grande y conexión entre la pelvis y el esqueleto axial- que fueron clave para el origen de la marcha. Y aunque Tiktaalik probablemente no caminaba sobre la tierra, definitivamente estaba haciendo algo nuevo. Se trataba de un pez que probablemente podía apoyarse y empujar con su aleta trasera.

La nueva reconstrucción del esqueleto también arroja luz sobre las especializaciones para la movilidad de la cabeza en Tiktaalik y nuevos detalles de la anatomía de la aleta pélvica del pez.

Es increíble ver el esqueleto de Tiktaalik captado con tanto detalle, afirma Neil Shubin, Catedrático Robert R. Bensley de Biología y Anatomía de Organismos de la Universidad de Chicago y uno de los autores del artículo. Este estudio sienta las bases para otros que exploren cómo se desplazaba el animal e interactuaba con su entorno hace 375 millones de años.


Fuentes

Penn State | Thomas A. Stewart, Justin B. Lemberg, Emily J. Hillan, Isaac Magallanes, Edward B. Daeschler, Neil H. Shubin. The axial skeleton of Tiktaalik roseae. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2024; 121 (15) DOI: 10.1073/pnas.2316106121


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