Hace unos 390 millones de años, los primeros animales vertebrados se movieron del agua a la tierra, necesitando cambios en sus sistemas musculoesqueléticos para permitir una vida terrestre. Las extremidades anteriores y las extremidades posteriores de los primeros tetrápodos evolucionaron para soportar más peso. Pero qué mecanismos específicos impulsaron los cambiosen la función ósea?
La salamandra tigre podría proporcionar algunas pistas. Un nuevo estudio de un equipo de científicos del Instituto Nacional de Síntesis Matemática y Biológica NIMBioS y la Universidad de Clemson evalúa qué mecanismos impulsan la diversidad en la función ósea, proporcionando una nueva visión de la evolución de cómolos tetrápodos, los primeros animales vertebrados de cuatro patas, dieron sus primeros pasos en tierra.
Para comprender la biología de los animales fosilizados, los investigadores a menudo recurren a los animales vivos con similitudes que ayudan a modelar cómo se mueven los animales extintos. Las salamandras son organismos particularmente buenos para estudiar cómo evolucionó la locomoción en la tierra, ya que su anatomía y ecología es similar a lalos primeros tetrápodos
Los huesos deben soportar regularmente una variedad de fuerzas diferentes, o "cargas", tanto de la contracción de los músculos como de la interacción con el medio ambiente. Los huesos de las extremidades en particular deben acomodar algunas de las fuerzas más altas. Los registros fósiles sugieren que la extremidad anterior y posteriorla extremidad puede haber tenido diferentes funciones para caminar en tierra, pero los mecanismos específicos que contribuyeron a estas diferencias son menos conocidos. Los investigadores querían probar qué factores podrían haber impulsado la diversidad en el diseño esquelético en la evolución de los primeros tetrápodos.
La mecánica de la carga ósea en las salamandras se probó de varias maneras, incluida la filmación de las salamandras mientras atravesaban una plataforma personalizada que medía las fuerzas en los huesos de las extremidades. Una comparación de las extremidades anteriores y posteriores y un análisis dese realizaron articulaciones de las extremidades. Se utilizaron modelos matemáticos para evaluar cómo los huesos de las extremidades podían soportar las demandas físicas de caminar en tierra.
Para asegurar una buena prueba, las salamandras que giraron, se detuvieron o cayeron en la plataforma o caminaron en diagonal, por ejemplo, fueron excluidas del estudio. El estudio encontró que las extremidades anteriores, en comparación con las extremidades posteriores, tenían menores tensiones de rendimiento, mayordureza mecánica y una mayor capacidad para soportar cargas más altas de lo normal.
"Estos resultados ofrecen nuevas perspectivas para modelar cómo los tetrápodos pueden haber dado sus primeros pasos en la tierra, al considerar las contribuciones únicas de las extremidades anteriores y posteriores", dijo la autora principal Sandy Kawano, investigadora postdoctoral en NIMBioS.
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Materiales proporcionado por Instituto Nacional de Síntesis Matemática y Biológica NIMBioS . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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