jueves, 24 de octubre de 2024

Cómo algunos peces transformaron sus aletas en patas

 Las vacas y los rubios, pertenecientes a la familia Triglidae –orden Scorpaeniformes–, son un grupo de peces marinos que llaman la atención por sus alas de pájaro, patas de cangrejo y cuerpo de pez. Viven en mares y estuarios de aguas templadas y tropicales, y su nombre proviene del griego “trigla”, que significa salmonete rojo, en referencia a su parecido con este pez. 

Entre las características más llamativas de los Triglidae se encuentran sus aletas pectorales agrandadas y los colores llamativos, como de aves, que presentan algunas especies. Pero lo que realmente sorprende es la presencia de seis apéndices, parecidos a “patas”, que se separan de las aletas y sirven tanto para la locomoción como para la detección sensorial del entorno.

Este conjunto de “patas” no es solo una peculiaridad visual. En realidad, representan un notable avance evolutivo que ha permitido a estos peces caminar sobre el fondo marino, escarbar en la arena y detectar presas ocultas bajo ella. Dichas adaptaciones ofrecen una ventana única para entender cómo los organismos pueden modificar estructuras existentes para generar nuevas funciones, un fenómeno clave en la evolución de las especies.

Un misterio evolutivo

Durante mucho tiempo, los estudios evolutivos se han centrado en la pérdida de características. Ejemplos como la desaparición de extremidades en serpientes o la reducción de placas en peces espinosos son clásicos dentro de la biología. Estos cambios, a menudo impulsados por mutaciones en loci genéticos clave, permiten que el organismo evite consecuencias negativas y, a su vez, concentran los efectos evolutivos en tejidos específicos.

Se ha explorado menos sobre cómo las especies ganan nuevas características. Las patas de los Triglidae, derivadas de los radios de sus aletas pectorales, son un claro ejemplo de cambios en la musculatura y el esqueleto, pero también en el sistema nervioso. 




















Prionotus carolinus o rubio de mar. Jonathan Layman / Wikimedia Commons.CC BY

Cuando los investigadores secuenciaron el genoma de este pez, descubrieron el papel de un gen llamado tbx3a (una variación de tbx3, que también ayuda a formar extremidades en los humanos). Para relacionarlo con las patas de la Trigla, emplearon la edición genética CRISPR, modificando tbx3a. Y observaron que algunos peces nacían con pequeñas protuberancias, más similares a aletas que a patas. Otros tenían solo un par de patas y otros cinco pares.

La adaptación sensitiva: un sistema complejo

En distintos experimentos, se escondieron moluscos bajo la arena y se comprobó la habilidad de diferentes especies de Trigla para encontrarlos a distintas profundidades. También, escondieron cápsulas con aminoácidos y olores de moluscos para confirmar que los peces detectaban productos químicos de las presas y no solo sus formas y tamaños.

Resulta que las patas de las Triglas están cubiertas de pequeñas protuberancias similares a las papilas de nuestra lengua. “Prueban” a su presa por encima de la arena antes de desenterrarla. Esta capacidad sensorial les permite prosperar en un entorno donde las fuentes de alimento suelen estar enterradas y lejos de su visión.

En experimentos de comportamiento, estos peces alternaban entre nadar y caminar, raspando el suelo marino con sus “patas”. Esto sugiere un uso sensorial de estos apéndices. Curiosamente, solo dos especies tenían células gustativas en las patas. Esto sugiere que las patas evolucionaron primero como patas y, luego, unas pocas especies desarrollaron un hardware sensorial. Y para acabar de complicar el thriller, otras especies de Trigla pueden percibir algunas sustancias químicas con sus patas sin moléculas receptoras del gusto o protuberancias similares a papilas.

Comparando especies: excavadoras y no excavadoras

Durante el curso de esta investigación, los científicos hicieron un descubrimiento inesperado: una segunda especie de rubio, el Prionotus evolans, posee apéndices similares a patas, pero no los utiliza para excavar. A diferencia del Prionotus carolinus, que excava activamente para encontrar presas ocultas, este usa sus patas principalmente para la locomoción y para sondear presas visibles. 

Este contraste en comportamiento sugiere una especialización evolutiva de las patas en diferentes especies.
















Esqueleto de Prionotus evolans. Wikimedia Commons.CC BY

Al examinar más de cerca la estructura de sus apéndices, los investigadores encontraron diferencias significativas. Las patas de P. carolinus tienen forma de pala, están cubiertas de papilas y muestran una mejor sensibilidad táctil. En cambio, las de P. evolans son más simples, en forma de vara, y sin papilas especializadas para ayudar a los rubios excavadores a detectar presas.

Así, el desarrollo de patas con capacidad sensorial en los rubios ofrece un ejemplo fascinante de cómo la evolución puede generar rasgos complejos a partir de estructuras ya existentes. Esta adaptación no solo mejora su capacidad para encontrar presas, sino que también ilustra cómo las innovaciones evolutivas pueden empujar a una especie hacia nuevos nichos ecológicos.

Las primeras bacterias de la Tierra proliferaron por el impacto de meteoritos, señala un nuevo estudio

 El meteorito Chicxulub, señalado como uno de los responsables de la extinción de los dinosaurios hace 66 millones de años, no ha sido el único gran objeto que ha colisionado con la Tierra. Hace aproximadamente 3,000 millones de años un asteroide 200 veces más grande impactó el planeta; entonces solo había organismos simples en los océanos primigenios.

El Departamento de Ciencias de la Tierra y Planetarias de la Universidad de Harvard estima que el choque de ese meteorito facilitó la proliferación de la vida unicelular en lugar de acabar con ella. Los resultados de su estudio fueron publicados en la revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences.

El legendario meteorito es conocido como ‘S2’. La mejor evidencia de su impacto se encuentra en el cinturón de rocas verdes de Barberton, Sudáfrica, un remanente geológico de corteza terrestre antigua. Según los geólogos, ‘S2’ cayó hace 3,260 millones de años y su tamaño era proporcional a cuatro veces el Monte Everest.


Ilustración de un impacto contra la Tierra.
La humanidad está preparada para la posibilidad de que un gran meteorito impacte contra la Tierra. La ONU tiene un plan oficial que debe seguirse para localizar, comunicar y mitigar la amenaza.

Harvard obtuvo una de las mejores imágenes del paisaje después del impacto de ‘S2’ gracias al análisis de la sedimentología, la geoquímica y las composiciones de isótopos de carbono en las rocas. Según la investigadora Nadja Drabon, el choque provocó un tsunami que mezcló el océano y arrastró los escombros de la tierra a las zonas costeras. Mientras una parte del mar se evaporaba casi instantáneamente, la atmósfera se calentó y una nube de polvo cubrió el cielo.

Más comida para las bacterias

Es probable que ese tsunami arrastrara concentraciones de hierro desde las profundidades del océano hasta aguas poco profundas. El entorno también se enriqueció de pronto con cantidades anormales de fósforo propias del meteorito. En su conjunto, los nuevos elementos del ecosistema fortalecieron a las bacterias nativas e impulsaron la aparición de picos de poblaciones de organismos unicelulares que se alimentaban de fósforo y hierro.

Los elementos que "trajo" consigo el meteorito son esenciales para el crecimiento de las bacterias. El hierro es crucial para las proteínas que participan en procesos metabólicos como la respiración o la síntesis de ADN. Mientras tanto, el fósforo es un componente clave en los ácidos nucleicos y forma parte de la principal molécula de energía que utilizan las bacterias (ATP).

"Pensamos que los eventos de impacto son desastrosos para la vida, pero lo que este estudio destaca es que estos impactos habrían tenido beneficios para la vida, especialmente al principio, y estos impactos podrían haber permitido que la vida floreciera", señaló Drabon, autora principal del estudio.

Un pasado accidentado

La zona de Barberton en Sudáfrica tiene evidencia de, al menos, siete impactos de meteoritos más. El estudio sobre las implicaciones de ‘S2’ para la vida servirá para dimensionar el papel de más colisiones de objetos espaciales en los primeros años de la Tierra. La datación del asteroide coincide con el periodo del Bombardeo Intenso Tardío, donde todos los planetas del sistema solar interior fueron golpeados por múltiples meteoritos.

La Luna y Marte son algunos de los cuerpos que tienen enormes cráteres sin modificar en su superficie producto de ese bombardeo primigenio. La Tierra probablemente también pasó por las mismas colisiones, pero su constante actividad de placas tectónicas, vulcanismo, erosión y sedimentación ha borrado las marcas.