Caminar de forma independiente evolucionó varias veces en los peces
Cuando piensas en la evolución humana, es muy probable que te estés imaginando a los chimpancés explorando bosques antiguos o a los primeros humanos embadurnando mamuts lanudos en las paredes de las cuevas. Pero nosotros, los humanos, junto con los osos, los lagartos, los colibríes y el Tyrannosaurus rex, somos en realidad peces con aletas lobuladas.
Puede sonar extraño, pero la evidencia está en nuestros genes, anatomía y fósiles. Pertenecemos a un grupo de animales llamados sarcopterigios terrestres, pero una gran cantidad de cambios evolutivos han oscurecido nuestra apariencia.
Pensamos en los peces como expertos nadadores, pero en realidad han desarrollado la capacidad de "caminar" al menos cinco veces. Algunas especies se empujan hacia adelante usando aletas delanteras bien desarrolladas, mientras que otras "caminan" a lo largo del fondo del océano.
Nuestro antepasado sarcopterigio desarrolló pulmones y otros mecanismos para respirar aire, extremidades huesudas y una columna vertebral más fuerte antes de aventurarse a la tierra. Estas adaptaciones fueron útiles no solo en ambientes acuáticos, sino que también permitieron a nuestros antepasados explorar la tierra: eran "adaptaciones previas" para la vida en la tierra.
La transición del agua a la tierra fue uno de los eventos más significativos en la evolución de los vertebrados. Puede haber comenzado como una forma de escapar de los depredadores, pero el paisaje que descubrieron nuestros antepasados ya era rico en plantas como musgos, colas de caballo y helechos, así como en artrópodos (milpiés) que habían colonizado la tierra millones de años antes.
No estamos solos
Caminar de forma independiente evolucionó varias veces en los peces, lo que lo convierte en un ejemplo de convergencia evolutiva (rasgos similares que evolucionan de forma independiente, como las alas en los murciélagos y las aves). Sin embargo, la evolución de caminar en los peces es rara. Hay más de 30.000 especies de peces tal como las conocemos hoy (no en el sentido evolutivo), de las cuales solo un puñado puede "caminar".
Los sarcopterigios se diferencian de otros tipos de peces en varios aspectos importantes. Por ejemplo, nuestras aletas (extremidades) tienen soportes óseos y lóbulos musculares que nos permiten movernos en tierra.
Se cree que esta adaptación fue crucial para la evolución de los tetrápodos (anfibios, mamíferos, reptiles y aves) durante nuestra transición del agua a la tierra en el período Devónico tardío, hace unos 375 millones de años. Muchos de los genes involucrados en la formación de extremidades y dedos en tetrápodos también se encuentran en sarcopterigios ligados al agua como los peces pulmonados, lo que indica que estos rasgos evolucionaron en nuestro antiguo ancestro común.
No sabemos qué especie era este antepasado, pero probablemente se parecía al celacanto, que tiene un rico registro fósil y es un "fósil viviente" que hoy habita en el Océano Índico Occidental e Indonesia.
Imagen: El pez celacanto todavía existe en los mares tropicales. Crédito: Catmando/Shutterstock
Los peces sarcopterigios caminantes están extintos, como Tiktaalik, o tan evolucionados que ya no los reconocemos como peces (tetrápodos).
Un ejemplo de pez vivo que camina son los peces del fango (de la familia Oxudercidae). Estos peces viven en manglares y planicies de marea y usan sus aletas pectorales para caminar sobre la tierra. Estas aletas les ayudan a escapar de los depredadores acuáticos, a buscar comida (consumen material orgánico en el barro) e incluso interactúan entre sí en tierra para encontrar pareja.
Otro ejemplo es el pez gato caminante (Clarias batrachus), que usa sus aletas pectorales para viajar por tierra, ayudándolo a escapar de los estanques secos y encontrar nuevos hábitats.
Imagen: El pez gato caminante es una especie de bagre de agua dulce que respira aire.
¿Cómo evolucionaron primero los genes relacionados con caminar?
El pequeño patín (Leucoraja erinacea) es un pez cartilaginoso relacionado con las rayas y los tiburones (a diferencia de los peces óseos, incluidos los sarcopterigios). Es otro pez que "camina" bajo el agua sobre aletas como patas, imitando los movimientos de los animales terrestres.
El pequeño patín es de gran interés para los científicos que investigan la evolución de la locomoción porque evolucionó para caminar con aletas independientemente de los sarcopterigios. Sin embargo, hasta ahora, la genética detrás del andar del pequeño patín era difícil de estudiar debido a la falta de datos de calidad.
Eso cambió recientemente cuando investigadores de Seúl y Nueva York utilizaron tecnología de punta para construir un ensamblaje de alta calidad del genoma del pequeño patín. Los científicos descubrieron que solo usa diez músculos para caminar con aletas, mientras que los tetrápodos comúnmente usan 50 músculos para mover sus extremidades.
Una gran pregunta sobre la evolución de los vertebrados es: ¿Qué genes son importantes para desarrollar los músculos que permiten caminar? Para averiguarlo, el equipo observó qué genes estaban activos en los nervios que controlan los músculos de las extremidades (nervios motores) en un ratón, una gallina y una raya pequeña.
Descubrieron patrones de expresión génica similares en los nervios motores que ayudan a que estos músculos funcionen. Entonces, los peces que caminan pueden haber tomado varios diferentes caminos evolutivos, pero este reciente estudio sugiere un mecanismo genético común.
Imagen: Hay 32 especies vivas de peces del fango.
Los humanos evolucionaron para ser los mejores caminantes
Hacia el final del período Triásico, hace aproximadamente 201 millones de años, tanto los dinosaurios como los mamíferos habían desarrollado excelentes habilidades para correr. Los humanos refinamos estos poderes locomotores, desarrollando numerosas adaptaciones que nos convierten en una de las especies más eficientes y capaces de correr del planeta.
Estas adaptaciones incluyen un tendón de Aquiles similar a un resorte que ayuda a almacenar energía, una zancada larga y un centro de gravedad equilibrado, y sudoración para refrescarse. Estas adaptaciones nos permiten correr largas distancias con gran resistencia, aunque a lentas velocidades.
Nuestros antepasados solían correr para cazar, para escapar de los depredadores y para buscar comida. Ha dado forma a nuestra anatomía, fisiología y cultura. Y muchos estudios muestran que caminar y correr son cruciales para nuestro bienestar y salud física.
Ha sido un largo camino desde el origen de caminar en nuestros antepasados como peces que colonizaron la tierra por primera vez. Pero caminar y correr siguen siendo una parte central de nuestras vidas y de nuestro éxito evolutivo.
La última investigación se ha publicado en la revista eLife: Little skate genome provides insights into genetic programs essential for limb-based locomotion
