Los ancestros de los mamíferos se movieron a su manera única

Dimetrodon loomisi - WIKIMEDIA

   MADRID, 2 Mar. (EUROPA PRESS) -

   Una hipótesis largamente defendida es que la columna vertebral de los mamíferos evolucionó a partir de una columna vertebral que funcionaba de forma similar a la de los reptiles vivos.

   Una nueva investigación publicada en 'Current Biology', un equipo de investigadores dirigido por la Universidad de Harvard pone en duda esta hipótesis del movimiento lateral y demuestra que los sinápsidos no mamíferos movían su columna vertebral de una manera propia y muy diferente a la de cualquier animal vivo.

   La columna vertebral de los mamíferos puede funcionar en todo tipo de formas que permiten a los mamíferos vivos tener una diversidad notable en sus movimientos.

   Pueden correr, nadar, trepar y volar, todo debido, en parte, a la extensa reorganización de su columna vertebral, que ocurrió durante aproximadamente 320 millones de años de evolución.

   La hipótesis mantenida hasta ahora es que la evolución de la columna vertebral de los mamíferos, que es excepcionalmente capaz de realizar movimientos sagitales (hacia arriba y hacia abajo), evolucionó a partir de una columna vertebral que funcionaba de manera similar a la de los reptiles vivos, que se mueven lateralmente (de lado a lado).

   Esta transición llamada "lateral a sagital" se basó completamente en similitudes superficiales entre los sinápsidos no mamíferos, los precursores extintos de los mamíferos y los lagartos de hoy en día.

   Los investigadores han desafiado la hipótesis "lateral-sagital" midiendo la forma vertebral en una amplia muestra de amniotas vivos y extintos (reptiles, mamíferos y sus extintos parientes).

   Utilizando técnicas de vanguardia, mapean el impacto de los cambios evolutivos en la forma en la función de la columna vertebral y muestran que los sinápsidos no mamíferos movieron su columna vertebral de una manera que era claramente suya y bastante diferente a la de cualquier animal vivo.

   El equipo, dirigido por la primera autora, Katrina E. Jones, antigua investigadora postdoctoral del Departamento de Biología Organísmica y Evolutiva de la Universidad de Harvard, descubrió que, si bien el grado de flexión sagital aumenta durante la evolución de los mamíferos, las columnas vertebrales de los primeros sinápsidos estaban optimizadas para la rigidez y la transición evolutiva a los mamíferos no incluyó una etapa caracterizada por la flexión lateral propia de los reptiles.

   En cambio, descubrieron que los lagartos modernos y otros reptiles tienen una morfología y una función de la columna vertebral únicas que no representan la locomoción ancestral, y que los primeros ancestros de los mamíferos no se movían como un lagarto, como los científicos postulaban anteriormente.

   "La idea arraigada de que hubo una transición en la evolución de los mamíferos directamente de la flexión lateral a la sagital es demasiado simple", añade la autora principal Stephanie Pierce, profesora asociada en el Departamento de Biología Organísmica y Evolutiva y conservadora de paleontología de vertebrados en el Museo de Zoología Comparada de la Universidad de Harvard.

   "Los lagartos y los mamíferos se separaron hace millones de años y cada uno ha emprendido su propio viaje evolutivo --prosigue--. Demostramos que los lagartos vivos no representan ningún tipo de morfología o función ancestral que los dos grupos hubieran tenido en común hace tanto tiempo".

   El coautor Ken Angielczyk, conservador Paleomamología en el Centro de Investigación Integradora de Negaunee del Museo Field de Historia Natural, agrega que "los reptiles llevan evolucionando tanto tiempo como los mamíferos y, por eso, han tenido el mismo tiempo para acumular cambios y especializaciones".

   "Si observamos las vértebras de un lagarto o un cocodrilo modernos, sus vértebras son muy diferentes de las de los primeros ancestros de los mamíferos y los reptiles que vivieron al mismo tiempo hace unos 300 millones de años. Tanto los mamíferos como los reptiles vivos han acumulado su propio conjunto de especializaciones a lo largo del tiempo evolutivo", resume.

   Comenzaron midiendo la forma de las vértebras de una serie de reptiles, mamíferos, salamandras y algunos sinápsidos fósiles no mamíferos de colecciones de museos de todo el mundo.

   "Primero tuvimos que cuantificar la forma de las vértebras y eso en realidad es un poco complicado --explica Jones--. Cada columna vertebral está formada por múltiples vértebras y cuando tienes diferentes números de vértebras, sus formas y funciones pueden dividirse de diferentes maneras".

   Seleccionaron cinco vértebras en ubicaciones equivalentes de cada una de las columnas vertebrales y midieron sus formas en los diferentes animales en tres dimensiones.

   Los resultados mostraron cuantitativamente que las vértebras sinápsidas no mamíferas son muy diferentes de las vértebras de los mamíferos modernos y, de manera fundamental, también de las vértebras de lagartos y otros reptiles.

   A continuación, examinaron cómo pueden haber funcionado las vértebras utilizando datos de su trabajo anterior que comparó la forma vertebral con el grado de movimiento vertebral en lagartos y mamíferos vivos, proporcionando un vínculo crucial entre la forma y la función.

   Los datos permitieron a los investigadores mapear la variación en la función vertebral en la amplia muestra de animales, incluidos los fósiles, lo que les permitió reconstruir la combinación precisa de rasgos funcionales que describían a cada grupo de animales.

   Los reptiles, por ejemplo, son muy buenos para doblarse lateralmente, pero no pueden mover su columna hacia arriba y hacia abajo como los mamíferos.

   "Pudimos demostrar que los sinápsidos no mamíferos tienen una combinación diferente de funciones en su columna vertebral tanto para los reptiles vivos como para los mamíferos --destaca Jones--, y en el curso de esa evolución no sólo estaban pasando de la flexión lateral parecida a la de los reptiles a la sagital parecida a la de los mamíferos, en realidad estaban en un camino completamente distintivo en el que estaban evolucionando a partir de una condición separada".

   "La expectativa histórica es que los ancestros sinápsidos de los mamíferos estaban haciendo el mismo conjunto de compensaciones que los reptiles modernos. Pero resulta que tienen un conjunto de compensaciones completamente diferente --resalta Angielczyk--. La expectativa de que los reptiles retendrían patrones locomotores ancestrales que existían hace más de 320 millones de años es demasiado simple".

   Los resultados muestran que la columna vertebral de los sinápsidos no mamíferos era en realidad bastante rígida y completamente diferente a la de los lagartos, que son muy dóciles en la dirección lateral.

   Además, durante la evolución de los mamíferos, se agregaron nuevas funciones a esta rígida base ancestral, incluida la flexión sagital en la parte posterior de la espalda y la torsión hacia adelante.

   La adición de estas nuevas funciones fue fundamental en la construcción de la columna vertebral de los mamíferos funcionalmente diversa, lo que permitió a los mamíferos de hoy en día correr realmente rápido y rotar la columna vertebral para acicalarse el pelaje.

   "Al analizar rigurosamente el registro fósil, podemos rechazar la hipótesis simplista de lateral a sagital para una historia de evolución mucho más compleja e interesante --concluye Pierce--. Ahora estamos revelando el camino evolutivo hacia la formación de la única columna vertebral de los mamíferos".

   Los investigadores ahora están utilizando modelos tridimensionales de las vértebras para comprender cómo se movían los antepasados de los mamíferos.

   "Ahora estamos probando nuestros estudios anteriores con modelos tridimensionales asistidos por CAD --avanza Jones--. Hasta ahora está funcionando bastante bien y parece respaldar lo que encontramos en este documento".