La evolución del cráneo de los tetrápodos

Los primeros animales de tierra firme tenían menos huesos en el cráneo que los peces, lo que restringía su evolución.

Puede que no veamos similitudes entre nuestro cuerpo y el de una merluza que esté expuesta en la pescadería, pero la verdad es que los humanos procedemos evolutivamente de los peces. Incluso aún hoy en día es posible apreciar señales en las orejas en algunas personas que son reminiscencias de las agallas.

La evolución necesita algo sobre lo que operar y, si hay pocas cosas sobre las que hacerlo entonces puede llegar a sacrificar ciertos partes anatómicas para usarlas para otro propósito. Así, por ejemplo, nuestro oído se basa en unos huesecillos que una vez formaron la mandíbula de nuestros remotos antepasados.

Por tanto, los huesos de los que se parten condicionan cómo va a ser la evolución posterior. Cuantos más haya y más variados, más fácil le será a la evolución operar.

Los tetrápodos evolucionaron de los peces y fueron los primeros animales de tierra firme con extremidades y dedos. Fueron los ancestros de todos los animales de tierra firme, desde los anfibios hasta los humanos.

Según un estudio reciente, los cráneos de los tetrápodos tenían menos huesos que el de los peces, tanto vivos como extintos, lo que limitó su evolución durante millones de años.

Un equipo internacional de investigadores analizó los cráneos fósiles de animales a lo largo de la transición desde el ambiente acuático a terrestre y han descubierto que los tetrápodos tenían conexiones más complejas entre los huesos del cráneo que los peces. Y, en lugar de promover la diversificación de la vida en la tierra, estos cambios en la anatomía del cráneo en realidad restringieron la evolución de los cráneos de los tetrápodos.

La investigación ahora publicada cuantifica la organización de los huesos del cráneo en más de 100 animales vivos y fósiles para tratar de comprender mejor cómo cambiaron los cráneos a medida que evolucionaron los tetrápodos.

«Los cráneos de tetrápodos generalmente tienen menos huesos craneales que sus ancestros acuáticos, pero al contar simplemente la cantidad de huesos que hay se pierden algunos datos importantes. Usamos una técnica llamada análisis de red, donde se registra la disposición de los huesos del cráneo y qué huesos se conectan a cuáles, además de contar el número de huesos«, dice James Rawson (Universidad de Bristol).

«Tradicionalmente, la investigación anatómica ha sido principalmente descriptiva o cualitativa. El análisis de redes proporciona un marco matemático sólido para cuantificar las relaciones anatómicas entre los huesos, un tipo de dato que a menudo se pasan por alto en la mayoría de los estudios sobre la evolución morfológica«, sostiene Borja Esteve-Altava.

Los autores encontraron que los tetrápodos que tenían menos huesos en el cráneo que los peces y que esto provocó que la organización de sus cráneos fuera más compleja.

«Puede parecer extraño, pero tener menos huesos significa que cada uno de esos huesos debe conectarse con más de sus vecinos, lo que resulta en una disposición más compleja. Las ranas y salamandras modernas tenían los cráneos más complejos de todos los animales que estudiamos«, dice Rawson.

Los cráneos de los primeros tetrápodos también se consolidaron en una sola unidad, mientras que sus ancestros peces tenían cráneos hechos de varias secciones distintas.

Al observar la variedad de arreglos de los huesos del cráneo a lo largo del tiempo, los autores también descubrieron que el origen de los tetrápodos coincide con una disminución en la variedad de disposiciones de los huesos del cráneo.

«Nos sorprendió descubrir que estos cambios en el cráneo parecían limitar la evolución de los tetrápodos, en lugar de promover su radiación hacia nuevos hábitats en tierra firme. Creemos que la evolución de un cuello, sucesos de extinción o un cuello de botella en el desarrollo del cráneo podrían ser los responsables«, apunta Emily Rayfield.

«También vemos una caída similar en la variabilidad estructural de los huesos de las extremidades en los primeros tetrápodos, pero la caída en las extremidades ocurre 10 millones de años antes. Parece que diferentes factores estaban afectando la evolución del cráneo y las extremidades en los primeros tetrápodos y tenemos mucho más que aprender sobre este momento crucial en nuestra propia historia evolutiva«, concluye Rawson.

Referencia

• James R. G. Rawson et al. «Early tetrapod cranial evolution is characterized by increased complexity, constraint, and an offset from fin-limb evolution» Science Advances (2022). 9 Sep 2022. Vol 8, Issue 36. https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adc8875