Cuando los primeros tetrápodos hicieron la transición del agua a la tierra de la forma en que respiraron, el aire experimentó una revolución evolutiva. Los peces usan los músculos de la cabeza para bombear agua sobre las branquias. Los primeros animales terrestres utilizaron una técnica similar: las ranas modernas todavía usan su cabeza ygarganta para forzar el aire hacia sus pulmones. Luego tuvo lugar otra transformación importante en la evolución de los vertebrados que desplazó la respiración de la cabeza al torso. En reptiles y mamíferos, las costillas se expanden para crear un espacio en el pecho que respira. Pero lo que causó¿el cambio?
Un nuevo estudio publicado el 12 de mayo en Informes científicos plantea una nueva hipótesis: el paso intermedio fue impulsado por la locomoción.
Cuando los lagartos caminan, se doblan de lado a lado en una marcha en expansión. Las costillas y las vértebras son cruciales para este movimiento, pero no estaba claro cómo hasta ahora. Los investigadores capturaron el movimiento tridimensional de las costillas y las vértebras del lagarto usando XROMM, una combinación de tomografías computarizadas y videos de rayos X. Grabaron tres lagartos de monitor de sabana y tres tegos argentinos en blanco y negro caminando lentamente sobre una cinta de correr. Las imágenes resultantes revelaron que mientras la columna vertebral se doblaba, cada costilla de ambas especies giraba sustancialmente alrededorsu articulación vertebral, girando hacia adelante en un lado del cuerpo y hacia atrás en el otro lado alternativamente con cada zancada. La mecánica sigue casi el mismo patrón que cuando los reptiles inhalan y exhalan.
"Es realmente emocionante porque anteriormente no teníamos hipótesis plausibles sobre cómo evolucionó la respiración entre costillas", dijo el primer autor Robert Cieri, un postdoctorado en la Universidad de Sunshine Coast y quien realizó la investigación mientras estaba en la Universidad de Utah,donde todavía está afiliado: "Estamos proponiendo que estos movimientos de costillas primero comenzaron a facilitar la locomoción, y luego fueron cooptados para respirar".
El trabajo también incluyó a John Capano y Elizabeth Brainerd en la Universidad de Brown, y al estudiante Samuel Hatch en la U.
¿Por qué el lagarto cruzó la calle? Para recuperar el aliento.
Reptiles, aves y mamíferos, todos considerados amniotas, utilizan la aspiración costal donde las costillas y las vértebras controlan la respiración al expandirse y contraerse. El movimiento se ve facilitado por las costillas que giran alrededor de las articulaciones vertebrocostales, donde se unen las costillas y las vértebras. Es posibleque un ancestro amniótico temprano usó por primera vez estos movimientos de las costillas para mejorar su ondulación lateral, el movimiento del tronco de lado a lado que ayuda a impulsar a los lagartos hacia adelante. Durante la locomoción, cada miembro tiene dos fases: la primera es la propulsión, que es cuando el pie empujacontra el suelo. El segundo es el balanceo, que es cuando el pie está en el aire. La nueva investigación encontró que durante la fase de propulsión del brazo, las costillas del mismo lado del cuerpo giran hacia la cabeza, y mientras está en la fase de balanceo., giran hacia la cola. Esto imita lo que los científicos encontraron previamente que las costillas inhalaban y exhalaban, pero esta vez simultáneamente en ambos lados.
Los primeros tetrápodos usaban una locomoción ondulada y en expansión, pero probablemente todavía tenían un sistema de respiración impulsado por la cabeza. Los autores proponen que los movimientos de las costillas y la mayor movilidad de la articulación costal evolucionaron durante la locomoción para aumentar la longitud del paso, mantener el tórax estable o como resultado pasivode las costillas que se mueven para evitar que se junten a medida que los animales se doblaban. En algún momento, los primeros amniotas desarrollaron la capacidad de expresar estos movimientos de las costillas en ambos lados simultáneamente, lo que permitió la expansión y contracción del tronco que soportan la inhalación y la exhalación.
"La respiración por aspiración fue una de las innovaciones clave que permitió a los amniotes diversificarse en tierra. Nos sorprendió y emocionó encontrar pistas sobre cómo evolucionó a partir de un estudio sobre locomoción", dijo el coautor Brainerd.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Utah . Original escrito por Lisa Potter. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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