en un estudio publicado en Revista de morfología , un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología de Nueva Jersey NJIT, el Museo de Historia Natural de Florida, la Universidad Estatal de Luisiana y la Universidad Maejo de Tailandia han reconstruido con éxito las relaciones ancestrales que componen el árbol genealógico de las lochas de las colinas Balitoridae,detallando por primera vez una variedad de adaptaciones pélvicas inusuales en la familia que han dado a algunos de sus miembros la capacidad de gatear, o incluso caminar como lo hacen las salamandras, para navegar por superficies terrestres.
El análisis comparativo basado en el ADN del equipo de la familia de peces, que se sabe que actualmente abarca más de 100 especies nativas del sur y sudeste de Asia, es el primero de su tipo en incluir Cryptotora thamicola, la única especie viva de pez que se sabe que camina.en tierra en un patrón escalonado similar a los tetrápodos, o vertebrados de cuatro extremidades como reptiles y anfibios.
Los resultados han revelado que hay tres variaciones dominantes de la anatomía pélvica en la familia, en particular, que incluyen variaciones clave de una cintura pélvica robusta y una costilla sacra alargada entre muchas lochas, que los investigadores esperan que sean fundamentales para explicar los diferentes grados de comportamiento exhibido al caminar por la tierraEl equipo dice que las características pélvicas modificadas de la familia que permiten la locomoción terrestre, que se encontraron más pronunciadas en Cryptotora thamicola, pueden haber sido adaptadas para mejorar sus probabilidades de supervivencia en ríos y otros ambientes acuáticos de rápido movimiento que muchos Balitoridae habitan hoy.
"La morfología modificada de estos Balitoridae, en particular la costilla sacra agrandada que conecta la placa pélvica con la columna vertebral, es una gran parte de por qué el estudio de esta familia es tan emocionante", dijo Callie Crawford, autora correspondiente del estudio y Ph.D. candidato en el Departamento de Ciencias Biológicas del NJIT. "Estas lochas han convergido en un requisito estructural para soportar la marcha terrestre que no se ve en otros peces. Lo que hemos descubierto son tres agrupaciones anatómicas que tienen implicaciones importantes para la biomecánica de la locomoción terrestre de estas locomotoras, y las relaciones entre estos peces sugieren que la capacidad de adaptarse a los ríos rápidos puede ser lo que se transmitió genéticamente, más que la morfología específica en sí ".
"Ahora que hemos revelado un espectro de morfologías pélvicas entre estos peces, podemos comparar la extensión del soporte esquelético con el rendimiento al caminar en una especie", dijo Brooke Flammang, investigadora principal principal del estudio y profesora asistente de biología en NJIT."Esto nos permitirá medir la contribución mecánica de las caderas robustas a la locomoción terrestre".
A diferencia de la mayoría de los peces vivos que tienen aletas pélvicas ubicadas más anteriormente y unidas a la cintura pectoral, los balítoridos generalmente cuentan con una conexión esquelética entre la placa pélvica basipterigión y la columna vertebral a través de una costilla sacra modificada y su ligamento distal. Estas modificaciones sonEl ejemplo más extremo surgió en 2016 con el descubrimiento de Cryptotora thamicola en las condiciones acuáticas de flujo rápido de los sistemas de cuevas kársticas de Tham Maelana y Tham Susa en el norte de Tailandia. Los investigadores del NJIT entoncesidentificó por primera vez que la especie rara usaba una robusta cintura pélvica unida a su columna vertebral para caminar y escalar cascadas con un paso de salamandra.
"Este rasgo es probablemente clave para ayudar a estos peces a evitar ser arrastrados por el rápido flujo del ambiente en el que viven", dijo Zach Randall, coautor del artículo y científico biológico del Museo de Historia Natural de Florida.Lo realmente bueno de este artículo es que muestra con gran detalle que las cinturas pélvicas robustas son más comunes de lo que pensábamos en la familia de las lochas de las colinas ".
"Las costillas sacras permiten que las fuerzas de las aletas que presionan contra el suelo se transfieran al cuerpo de modo que cada vez que la aleta empuja hacia abajo durante un paso, el cuerpo se empuja hacia arriba y hacia adelante", explicó Flammang. "El área de superficie aumentadade las costillas sacras más modificadas también ofrece más espacio para la inserción de los músculos, por lo que peces como Cryptotora thamicola pueden rotar sus caderas al caminar, produciendo una marcha similar a la de una salamandra ".
Facciones de la familia River Loach
Para comprender mejor la evolución de la familia de las lochas de río, el equipo realizó una amplia muestra de datos de tomografía computarizada tomados de 29 muestras representativas, analizando y comparando estructuras esqueléticas, morfología muscular y la forma de las costillas sacras en 14 de las 16géneros balitorid. El equipo también muestreó conjuntos de datos genómicos de 72 lochas en siete familias para reconstruir las relaciones evolutivas en el árbol de la vida Ballitoridae. "Pudimos utilizar una gran encuesta de especímenes de museo y tomografía computarizada para incorporar datos incluso de especímenes que nono tienen tejidos o datos genéticos intactos ", señaló Randall.
Los resultados mostraron que las lochas se clasifican en tres morfotipos distintos, que se espera que se correlacionen con qué tan bien pueden maniobrar en tierra: especies con una costilla larga y estrecha que se encuentra con la placa pélvica; especies con un borde más grueso y ligeramente curvadocostilla que se encuentra con la placa pélvica; y especies con una costilla con cresta robusta entrelazada con la placa pélvica. De las especies muestreadas, once cayeron en la tercera categoría con habilidades avanzadas para caminar por la tierra, como Cryptotora thamicola, que muestra la conexión de costilla sacra más robusta entreel basipterigion y la columna vertebral.
"Nuestro análisis mostró que los morfotipos no están agrupados por taxones estrechamente relacionados, sino que aparecen dispersos en la filogenia. Eso nos indica que el alcance de la modificación de estas características refleja menos la ascendencia compartida y es más probable que sea producto deadaptación a los regímenes de flujo de sus entornos ", explicó Crawford." Para comprender mejor cómo y por qué se desarrollaron estos distintos morfotipos, necesitamos más conocimiento del hábitat de cada especie, incluidas las tasas de flujo de agua, los tipos de sustrato y cómo cambian los ríos y arroyosentre las estaciones lluviosa y seca. "
Crawford y sus colegas ahora tienen como objetivo investigar más a fondo la física de la estabilidad y las fuerzas musculares en juego que permiten a ciertas especies empujar sus cuerpos del suelo mientras caminan. El equipo, incluido un recién graduado de la Universidad de Rutgers, Amani Webber-Schultz, completó recientementetrabajo de campo en Tailandia a principios de este año para recolectar más especímenes de balítoridos, que están estudiando utilizando videos de alta velocidad de los peces caminando.
"Esto nos permitirá estudiar los detalles de su cinemática al caminar y obtener aún más información sobre cómo el rendimiento al caminar podría cambiar entre especies con diferentes morfologías pélvicas", dijo Crawford.
El estudio fue apoyado por la Beca Comprensión de las Reglas de la Vida de la National Science Foundation # 1839915 para BE Flammang, P Chakrabarty y LM Page.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Nueva Jersey . Original escrito por Jesse Jenkins. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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