Grandes saltos evolutivos

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(Guiness, 2008)

Una de las ramas más fascinantes de la teoría evolutiva moderna es la conclusión de que la vida tiene una historia cambiante, de que los seres vivos del pasado son diferentes a los del presente, pero aun así están vinculados por relaciones de parentesco. Una de estas historias es la evolución de los cetáceos, ya que por muchos años no se pudieron encontrar ni especímenes vivos o fósiles que explicara su evolución de manera directa desde el suelo seco al mar donde viven actualmente en forma de ballenas y delfines (Nummela, Thewissen, Bajpai, Hussain, & Kumar, 2004). 

Figura 68.  Esqueleto fósil y reconstrucción paeloartística de Pakicetus spp. Para ser francos el involucrum no es la única cosa que salta a la vista cuando te acostumbras a los cráneos de las ballenas primitivas, la forma de sus dientes y hocicos son muy características.

Uno de los primeros fósiles en la transición al mar de los cetáceos descubiertos fue Pakicetus spp., en 1981 y confirmado por otros especímenes desde 1983 hasta 2010. Pakicetus spp., fue vinculado a los cetáceos por poseer una estructura del sentido del oído única llamada involucrum de la bulla timpánica ósea, que en la actualidad solo poseen las ballenas y delfines, aunque se trataba de un depredador terrestre parecido a un perro (Nummela et al., 2004). Encontrar un esqueleto completo y articulado es una rareza comparable con sacarse la lotería, lo más común es encontrarse piezas sueltas parcialmente erosionadas, probablemente restos de la merienda de algún carroñero o depredador, por lo que los paleontólogos deben ser muy pacientes. 

Figura 69.  Esqueleto fósil y reconstrucción paeloartística de Basilosaurus spp.

Un ejemplo de esto fue basilosaurio (Basilosaurus spp.) una ballena primitiva con forma alargada, conocida casi totalmente para la ciencia, excepto por su pelvis que aun guardaba un secreto, una cintura pelviana completa con extremidades posteriores, es decir era una ballena con patas traseras que no servían para mucho más que para tener sexo (Gingerich, Smith, & Simons, 1990). Desde entonces se han ido descubriendo otros miembros de la familia de los cetáceos como el Indohyus, Ambulocetus, Kutchicetus, Remingtonocetus, Rodhocetus, Protocetus, Dorudon, Squalodon, Kentriodon, Aulophyseter, Brygmophyseter, Aetiocetus, Janjucetus, Cetotherium, y otros Basilosauridae entre otros. El proceso evolutivo se explica mucho por un proceso denominado reclutamiento de caracteres “cooptar” que básicamente funciona retomando características antiguas usadas para otra cosa y reajustándolas para una función aparentemente nueva, aun cuando se sigan comportando a la manera antigua, como el desplazamiento por flexión vertical de la columna en los cetáceos.  

Otra transición importante pero esta vez del agua a la tierra fue la que realizaron los ancestros de los tetrápodos, es decir los ancestros de todos los animales con cuatro extremidades como los reptiles, aves, mamíferos, anfibios y cierta clase de peces. Las rocas que contienen la transición entre los peces primitivos y los anfibios primitivas son muy antiguas, el periodo de denomina Devónico o informalmente como “la edad de los peces”, por lo que o se encuentran muy meteorizadas por el movimiento del planeta o se encuentran en regiones muy apartadas como en Groenlandia. Antes de 1987 se pensaba que los peces habían desarrollado primero los pulmones y que las patas se habían desarrollado posteriormente como sucede como el pez saltarín del fango Periophthalmus spp.,  pero en 1987 Jennifer A. Clarck rastreó una pista de 1933 en Groenlandia desenterrando a Acanthostega gunnari (Coates, 1996). 

Figura 70.  Esqueleto fósil y reconstrucción paeloartística de Acanthostega gunnari. 

Acanthostega sp., tenía patas bien definidas, pero la cintura pectoral era débil, y la cintura pelviana estaba desconectada de la columna “no tenían hueso sacro” por lo que sería imposible que este animal pudiera desplazarse en suelo seco, por lo que es un pez con patas y pulmones además de arcos branquiales bien definidos. Otros fósiles de esta transición se han ido descubriéndose con el tiempo como Ichthyostega sp., Tiktaalik sp., y Panderichthys sp., (Lu et al., 2012) pero aún siguen existiendo muchas preguntas, pues los ecosistemas marinos aún pueden contener fósiles relevantes. 

Figura 71.  Estructura básica del quiridio o extremidad base de los vertebrados terrestres.

Las aletas tienen formas diversas, pero existe una que destaca y se llama quiridio, se caracteriza por tener un hueso de eje con la cintura “estilopodio”, dos huesos que siguen la conexión “zeugopodio” y un conjunto de huesecillos que componen una muñeca y unas falanges “autopodio”, esta estructura fue heredada por todos los descendientes, los tetrápodos, generando extremidades estandarizadas en comparación con las aletas que son más diversas (Kardong, 2014). La transición de los quiridios primitivos como los de Panderichthys sp., a las extremidades de un anfibio se basa principalmente en la modificación de la forma y en la pérdida de algunas partes (Boisvert, 2005).

Una de las etapas geológicas más fascinantes para los paleontólogos es el periodo cámbrico. Antes se pensaba que todos los animales habían aparecido en el cámbrico. Casi todo lo que sabemos del cámbrico proviene de un único yacimiento en Canadá conocido como Burgess Shale (Erwin & Tweedt, 2012), cuyas rocas han preservado a animales en muchos de sus detalles más finos. Algunos de los animales más representativos del cámbrico son artrópodos conocidos como los trilobites emparentados con los crustáceos, los insectos y los arácnidos. Los artrópodos del cámbrico son extraños experimentos de una radiación evolutiva que no superaron las pruebas de la competencia, como el Anomalocaris spp (Morris, 2000). Sin embargo decir que los animales aparecieron en el cámbrico es un poco problemático, pues aunque en efecto allí aparecen algunas de las primeras formas o filos, estas formas primitivas son diferentes de sus descendientes y de sus ancestros registrados en rocas más antiguas, por ejemplo los vertebrados están representados con animales que están en la transición con los invertebrados, por lo que se trata de criaturas parecidas a gusanos, con notocordios de cartílago o fibra, cráneos imperfectos, sin mandíbulas, espinas, vértebras, o extremidades como Pikaia spp (Chen, Huang, & Li, 1999).  

Figura 72.  Esqueleto fósil y reconstrucción paeloartística de Archaeopteryx spp.

Los fósiles eran conocidos en la época de Darwin y representaban una historia natural del pasado, pero no dan información acerca de cómo ocurren los cambios evolutivos, de allí que fósiles tan famosos como Archaeopteryx spp., (Owen, 1863)no fueran tan importantes a la hora del desarrollo de la Selección Natural. En la actualidad la genética ha avanzado mucho, y estudia complejas interacciones entre los genes, sus productos activos llamados proteínas y como es que estos interactúan para alterar un embrión para formar un organismo completo. William Bateson reportó algunas anomalías en los patrones de desarrollo embrionario de los seres vivos, y esto le convenció de que el mecanismo evolutivo debía ser genético y categórico, es decir interno y a saltos, por lo que para él la selección natural y el gradualismo darwiniano debían estar en un error. 

Cuando los genetistas mejoraron sus métodos, comenzaron a percatarse de que la segmentación estaba controlada por genes reguladores que controlaban la formación de secciones completas o segmentos y su identidad, en la actualidad los conocemos como los genes Hox. Posteriormente los genetistas comenzaron a preguntarse si existían homologías en los genes del mismo modo que las hay en los cuerpos, por ejemplo, en los genes encargados de comandar el inicio del desarrollo de los ojos. Para eso, se suprimió el gen generador de ojos en las moscas “llamado pax-6” y se les transfirió su homólogo de los ratones, la respuesta fue que las moscas generaron ojos, pero ojos de mosca, por lo que el gen solo controla el inicio del desarrollo, no sus detalles (Harzsch & Hafner, 2006). 

En la actualidad entendemos que el proceso evolutivo es poco creativo, lo que hace es reciclar procesos e información y los modifica levemente para dar resultados cualitativa y aparentemente distintos, pero en el fondo los mecanismos son los mismos. Dado que la única manera de tener los mismos genes es por relaciones de parentesco, se deduce que los genes Hox presentes en todos los animales y que controlan la arquitectura del cuerpo debieron haber sido heredados por un ancestro común (Montavon, Le Garrec, Kerszberg, & Duboule, 2008). 

En cuanto a la evolución humana temprana que ocurrió entre 8-4 millones de años la información es fragmentaria, se sabe de algunos primates grandes diferentes de chimpancés (Pan troglodytes) que vagaron por África y por el sur de Europa “en aquella época había puentes de tierra”, pero los fósiles decididamente humanoides comienzan a aparecer hacer unos 3,9 millones de años con los austrolopitecinos, y el género Homo spp., solo hace su aparición hace unos 1,5 millones de años. El estudio de los primates africanos primitivos es difícil ya que sus fósiles son escasos, por lo que se deben emplear analogías como los lémures que presentan diversos modos de locomoción. Otro aspecto que complica el estudio de la evolución humana es que de todo nuestro género y nuestra familia de seres vivos somos los únicos supervivientes, los parientes más cercanos que sobrevivieron al día de hoy son el chimpancé común (Pan troglodytes) y el bonobo (Pan paniscus) con una arquitectura corporal casi idéntica, incluso con los mismos tipos de sangre, por no mencionar la masiva similitud genética (Bourlière & Howell, 2013). Los chimpancés no son nuestros ancestros, y son tan diferentes del ancestro común como nosotros, por ejemplo, al desplazarse en tierra lo hacen con los nudillos, una especialización de la que carecería el ancestro común con los humanos.

Figura 73.  De izquierda a derecha: bonobos hembra y macho; chimpancé común macho y hembra.

Los genes homeóticos o Hox participan en el desarrollo embrionario de los organismos y que determinan la identidad de los segmentos o partes individuales del embrión en sus etapas iniciales. La función normal de los genes homeóticos consiste en conferir a la célula especialización espacial o posicional inequívoca en diferentes regiones a lo largo del eje anteroposterior del cuerpo. Estos genes indican a la célula si forma parte de la cabeza, del tórax o del abdomen del individuo. En el caso de la mosca de Drosophila melanogaster, en primer lugar, se expresan los genes de polaridad del huevo, que determinan los ejes anteroposterior y dorsoventral del huevo; después lo hacen los genes de segmentación, que determinan el número y la organización de los segmentos del cuerpo.

El término homeótico viene del griego homeo, que significa semejante. Los genes homeóticos reciben este nombre porque tras sufrir una mutación adquieren la capacidad de transformar un segmento de su cuerpo en otro. Ejemplos típicos en D. melanogaster son las mutaciones Antennapedia “pata por antena” y Bithorax (dos tórax). La primera tiene como resultado la aparición de patas en lugar de las antenas; la segunda provoca la repetición del segmento del tórax, obteniendo dos tórax con sus respectivas alas y respectivos halterios. Aunque inicialmente se descubrieron en D. melanogaster, los genes homeóticos se han identificado en la mayoría de los seres vivos, incluidos los seres humanos. En éstos, al igual que en el resto de los organismos, las mutaciones que afectan a estos genes son responsables de la aparición de alteraciones en el desarrollo corporal.