La columna vertebral de los mamíferos es extraña. En comparación con otros animales de cuatro patas, como los reptiles, las espinas de los mamíferos son una mezcla compleja de secciones de huesos de formas diferentes. Las columnas vertebrales de nuestros monstruos de Frankenstein son un componente clave de los mamíferos que desarrollan la capacidad de moverse en grupode diferentes maneras: compare un guepardo corriendo, una persona caminando, un murciélago volando y una ballena nadando. Un nuevo estudio en Comunicaciones de la naturaleza profundiza en el meollo de cómo la columna vertebral de los mamíferos se volvió tan compleja. Los científicos descubrieron que el proceso estuvo marcado por grandes y dramáticos cambios evolutivos, y que está relacionado con que los mamíferos sean animales activos con altos metabolismos.
"Mirando a nuestro alrededor, los animales y las plantas que nos rodean son notablemente complejos, pero poner un número a ese fenómeno es muy complicado. Con este estudio, queríamos tomar un sistema complejo, la columna vertebral de los mamíferos, y medir cómo su complejidadcambiado a través del tiempo. Mostramos que los aumentos en la complejidad fueron pasos discretos como peldaños en una escalera en lugar de un aumento suave como una rampa. Las adaptaciones para altos niveles de actividad en mamíferos parecen desencadenar estos saltos en complejidad, y continúan influyendo en su evolución hoy en día", dice Katrina Jones, primera autora del artículo y paleontóloga del Museo de Zoología Comparada de Harvard.
"Básicamente es la historia de lo raras que son las columnas vertebrales de los mamíferos y cómo evolucionaron para ser así, comenzando por parientes antiguos cuyas espinas eran mucho más simples", dice Ken Angielczyk, paleontólogo del Field Museum y uno de los estudios del estudioautores ". Parece que no se trata solo de una acumulación gradual de pequeños cambios a lo largo del tiempo, sino de cambios más discretos. Y uno de estos grandes cambios puede estar relacionado con cambios en la forma en que los mamíferos pueden moverse y respirar, lo que nos permite estar tan activos"
Angielczyk y sus coautores, Jones y Stephanie Pierce, del Museo de Zoología Comparada de Harvard, querían descubrir cómo y cuándo los mamíferos y sus antepasados desarrollaron por primera vez estas columnas vertebrales especializadas. Examinaron las columnas vertebrales fósiles de parientes de mamíferos llamados sinapsidos que vivieron entre 300y hace 200 millones de años y tomé medidas precisas de los huesos para determinar cómo cambiaban las espinas con el tiempo. Luego introdujeron todos los datos en un programa de computadora que modeló las diferentes formas en que las espinas podrían haber evolucionado.
Basado en la información de todos los fósiles, el modelo mostró que los cambios en la columna vertebral sinápsida probablemente se desarrollaron en explosiones relativamente rápidas, en lugar de una ruta súper lenta y gradual. Por supuesto, explica Angielczyk, la evolución es un proceso tan lento queincluso ráfagas rápidas de cambio evolutivo pueden llevar millones de años. "Se ve rápido desde nuestra visión de la evolución desde la cima de la montaña, pero si fueras uno de estos animales, no es que tus nietos se verían totalmente diferentes a ti", dice.Por el contrario, estos grandes saltos realmente solo significan que los cambios evolutivos ocurrieron más rápido de lo que cabría esperar en un sistema totalmente aleatorio donde las mutaciones y los cambios no fueron buenos o malos, sino neutrales. Básicamente, grandes saltos escalonados enla evolución significa que los cambios que estaban sucediendo marcaron una gran diferencia en la vida de los organismos, haciéndolos más capaces de sobrevivir y transmitir sus genes.
Los investigadores sostienen que las espinas cada vez más complejas eran algo tan bueno para los ancestros de los mamíferos porque formaban parte de un conjunto de cambios relacionados con niveles de actividad más altos.
En comparación con los reptiles, los mamíferos modernos tienen metabolismos muy altos, tenemos más reacciones químicas para mantener nuestros cuerpos en funcionamiento, y somos más activos. En general, los mamíferos pueden moverse de manera más eficiente y tener más resistencia, pero esos beneficiosvienen con un costo: los mamíferos tienen que respirar más que los reptiles, tenemos que comer más y necesitamos piel para mantener nuestros cuerpos lo suficientemente calientes como para mantener nuestros sistemas en funcionamiento ". Como parte de nuestro estudio, descubrimos que los mamíferos modernos conla columna vertebral más compleja también suele tener los niveles de actividad más altos ", dice Pierce," y algunos cambios en la complejidad de la columna vertebral evolucionaron aproximadamente al mismo tiempo que otras características asociadas con un estilo de vida más activo, como el pelaje o los músculos especializados para respirar ".
"La singularidad de la columna vertebral de los mamíferos es algo que se ha reconocido durante mucho tiempo, y nuestros resultados muestran que existe una fuerte conexión entre la evolución de nuestra columna vertebral y la evolución de los tejidos blandos en nuestros sistemas muscular y respiratorio", dice Angielczyk.
"Estamos interesados en el panorama general de cómo evoluciona la columna vertebral, y existen estas ideas de larga data sobre que está relacionada con la evolución de la respiración, la locomoción y los altos niveles de actividad de los mamíferos", agrega Angielczyk. "Nosotros"estamos tratando de probar y refinar esas hipótesis, y usarlas para comprender mejor la cuestión más amplia de cómo aumenta la complejidad a través de la evolución ".
Y esta gran imagen de cómo las espinas de los mamíferos se volvieron complejas podría ayudar a explicar mucho sobre los mamíferos vivos hoy en día, incluyéndonos a nosotros. "Los mamíferos hacen sus propias cosas", dice Angielczyk.muchas características extrañas en nuestro metabolismo y nuestros cuerpos y estrategias reproductivas. Sería realmente confuso descubrir cómo evolucionaron si solo estuvieras mirando mamíferos modernos. Pero tenemos un muy buen registro fósil de los primeros parientes de mamíferos, y eso puedeayúdenos a comprender la historia de muchos de estos rasgos muy inusuales "
"Este estudio nos ayuda a responder una pregunta antigua: ¿cómo se volvió la vida tan compleja?", Dice Jones. Al observar este sistema de ejemplo, mostramos que los cambios discretos, cuando se suman a lo largo de los milenios, pueden producir lo que parecea primera vista, es una tendencia a largo plazo. ¡La evolución de la complejidad es, me atrevo a decirlo, compleja! "
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Materiales proporcionados por Museo de campo . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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