Un pez que parpadea revela pistas sobre cómo ​​conquistaron la tierra nuestros antepasados

peces saltarines del fango
Fotografía de dos saltarines del fango (Boleophthalmus caeruleomaculatus) luchando en aguas poco profundas, tomada en la Reserva Natural de Mai Po, Hong Kong. Crédito: Daniel J. Field.

El parpadeo del saltarín del fango dura aproximadamente el mismo tiempo que un parpadeo humano

Un raro pez que parpadea, el saltarín del fango (género Periophthalmus), pasa gran parte del día fuera del agua y proporciona pistas sobre cómo y por qué podría haber evolucionado el parpadeo durante la transición a la vida en la tierra en nuestros propios antepasados.

Una nueva investigación muestra que estos peces anfibios han desarrollado un comportamiento de parpadeo que sirve para muchos de los mismos propósitos que nuestro parpadeo.

Los resultados sugieren que el parpadeo puede estar entre el conjunto de rasgos que evolucionaron para permitir la transición a la vida en la tierra en los tetrápodos, el grupo de animales que incluye mamíferos, aves, reptiles y anfibios, hace unos 375 millones de años.

El estudio fue dirigido por Thomas Stewart, profesor asistente de biología en la Universidad Estatal de Pensilvania, y Brett Aiello, profesor asistente de biología en la Universidad de Seton Hill.

"Los animales parpadean por muchas razones", dijo Stewart. "Nos ayuda a mantener nuestros ojos húmedos y limpios, nos ayuda a proteger nuestros ojos de lesiones e incluso usamos el parpadeo para comunicarnos. Estudiar cómo evolucionó por primera vez este comportamiento ha sido un desafío porque los cambios anatómicos que permiten el parpadeo se encuentran principalmente en los tejidos blandos, que no se conservan bien en el registro fósil. El saltarín del fango, que evolucionó su comportamiento de parpadeo de forma independiente, nos da la oportunidad de probar cómo y por qué podría haber evolucionado el parpadeo en un pez vivo que sale regularmente del agua para pasar tiempo en tierra".

Para comprender cómo desarrollaron la capacidad de parpadear los saltarines del fango, los investigadores analizaron el comportamiento con vídeos de alta velocidad y compararon la anatomía de los saltarines del fango con la de un pez estrechamente relacionado ligado al agua que no parpadea.

Los ojos de los saltarines del fango sobresalen de la parte superior de sus cabezas, como los ojos de una rana. Para parpadear, el pez retrae momentáneamente los ojos hacia abajo en las cuencas, donde están cubiertos por una membrana elástica llamada "copa dérmica". El parpadeo del saltarín del fango dura aproximadamente el mismo tiempo que un parpadeo humano.

Vídeo: 1ª parte: Un saltarín del fango rodando por el suelo para mojarse la cara. Crédito: Brett Aiello. 2ª parte: Representaciones de datos de TC que muestran los músculos oculares de un saltarín del fango. Crédito: Thomas Stewart

"Parpadeo en el saltarín del fango parece haber evolucionado a través de una reorganización de los músculos existentes que cambiaron su línea de acción y también por la evolución de un nuevo tejido, la copa dérmica", dijo Aiello. "Este es un resultado muy interesante porque muestra que puede usarse un sistema muy rudimentario o básico para conducir un comportamiento complejo. No es necesario desarrollar muchas cosas nuevas para desarrollar este nuevo comportamiento: los saltarines del fango simplemente comenzaron a usar de una manera diferente lo que ya tenían".

Para descubrir por qué los saltarines del fango parpadean en tierra, el equipo consideró los roles que juega el parpadeo en humanos y otros tetrápodos. En los humanos, las lágrimas son fundamentales para mantener las células del ojo sanas y oxigenadas, por lo que los investigadores analizaron si los saltarines del fango también parpadean para mantener los ojos húmedos.

Este pez no necesita lágrimas para curar los ojos secos

"Descubrimos que, al igual que los humanos, los saltarines del fango parpadean con más frecuencia cuando se enfrentan a ojos secos", dijo Aiello. "Lo increíble es que pueden usar sus parpadeos para humedecer los ojos, a pesar de que estos peces no han desarrollado ninguna glándula o conducto lagrimal. Mientras que nuestras lágrimas están formadas por glándulas alrededor de nuestros ojos y en nuestros párpados, los saltarines del fango parecen estar mezclando la mucosidad de la piel con el agua de su entorno para producir una película lagrimal".

El equipo de investigación también probó si el parpadeo de los saltarines del fango podría activarse para proteger el ojo de posibles lesiones y si el parpadeo limpiaba los ojos de los peces de polvo o escombros. En ambos casos la respuesta fue "sí". Por lo tanto, parpadear en los saltarines del fango parece cumplir tres de las funciones principales del parpadeo (proteger, limpiar y mantener la humedad) en humanos y otros tetrápodos.

"Nuestro estudio, que consideró el comportamiento y la anatomía de un pez vivo que experimentó una transición a la vida en la tierra, similar a los primeros tetrápodos, nos ayuda a reimaginar cómo y por qué estos primeros tetrápodos podrían haber estado parpadeando", dijo Aiello.

"Tener la oportunidad de estudiar cómo y por qué evolucionó por primera vez este comportamiento brinda una increíble oportunidad para aprender más sobre la forma en que los humanos llegaron a ser lo que son y nos da una idea de los cambios asociados con las principales transiciones en la historia de los animales, como habitar la tierra.

Parpadear es algo que los humanos y otros tetrápodos hacen constantemente a lo largo del día, a menudo sin siquiera darse cuenta de que sucede, explicó Aiello. A pesar de ser una acción sutil, parpadear es bastante complejo y fascinante, porque es un comportamiento único que puede realizar múltiples funciones, todas críticas para la salud y la seguridad del ojo de los vertebrados, dijo.

"La transición a la vida en la tierra requirió muchos cambios anatómicos, incluidos cambios en la alimentación, la locomoción y la respiración", dijo Stewart. "Basado en el hecho de que el parpadeo del saltarín del fango, que evolucionó de manera completamente independiente de nuestros propios antepasados ​​peces, cumple muchas de las mismas funciones que parpadear en nuestro propio linaje, creemos que probablemente fue parte del conjunto de rasgos que evolucionaron cuando los tetrápodos se estaban adaptando a vivir en la tierra".

El setudio fue publicado el 24 de abril en Proceedings of the National Academy of Sciences: Mechanical theory of nonequilibrium coexistence and motility-induced phase separation

Etiquetas: ParpadeoPez saltarínEvoluciónTetrápodo

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