Antiguos peces arrojan luz sobre el origen evolutivo de las aletas y las extremidades

Tujiaaspis vividus
Reconstrucciones vivientes del fósil Tujiaaspis vividus. Crédito: Qiuyang Zheng

Las innovaciones evolutivas sustentan la locomoción en animales tan diversos como aves, ballenas, murciélagos y humanos

Un tesoro de fósiles en China, desenterrados en rocas que datan de unos 436 millones de años, han revelado por primera vez que los misteriosos galeáspidos, un pez de agua dulce sin mandíbula que poseía aletas emparejadas.

El descubrimiento, realizado por un equipo internacional, dirigido por Min Zhu del Instituto de Paleontología y Paleoantropología de Vertebrados, Bejiing y el profesor Philip Donoghue de la Facultad de Ciencias de la Tierra de la Universidad de Bristol, muestra la condición primitiva de las aletas emparejadas antes de que se separaran en aletas pectorales y pélvicas, las precursoras de brazos y piernas.

Hasta ahora, los únicos fósiles sobrevivientes de galeáspidos eran sus cabezas, pero estos nuevos fósiles que se originaron en las rocas de la provincia de Hunan y Chongqing y que recibieron el nombre de Tujiaaspis en honor al pueblo indígena Tujia que vive en esta región, contienen sus cuerpos completos.

Abundan las teorías sobre los comienzos evolutivos de las aletas y las extremidades de los vertebrados, los precursores evolutivos de los brazos y las piernas, en su mayoría basadas en la embriología comparativa. Existe un rico registro fósil, pero de si los primeros vertebrados tenían aletas o no, había poca evidencia de su evolución gradual.

fósil de Tujiaaspis vividusImagen derecha: El espécimen holotipo del fósil Tujiaaspis vividus de rocas de 436 millones de años de la provincia de Hunan y Chongqing, China. Crédito: Zhikun Gai

"La anatomía de los galeáspidos ha sido un misterio desde que se descubrieron por primera vez hace más de medio siglo. Se conocen decenas de miles de fósiles de China y Vietnam, pero casi todos son solo cabezas, no se ha sabido nada sobre el resto de sus cuerpos, hasta ahora", dijo el primer autor Zhikun Gai, ex alumno de la Universidad de Bristol.

"Los nuevos fósiles son espectaculares, conservan todo el cuerpo por primera vez y revelan que estos animales poseían aletas emparejadas que se extendían continuamente, desde la parte posterior de la cabeza hasta la punta de la cola. Esta es una gran sorpresa ya que se pensaba que los galeáspidos carecían por completo de aletas emparejadas".

El co-autor, profesor Donoghue, dijo: "Tujiaaspis da nueva vida a una hipótesis centenaria sobre la evolución de las aletas emparejadas, a través de la diferenciación de las aletas pectorales (brazos) y pélvicas (patas) a lo largo del tiempo evolutivo a partir de un precursor continuo de la aleta de la cabeza a la cola".

"Esta hipótesis del 'pliegue de la aleta' ha sido muy popular, pero hasta ahora ha carecido de evidencia que la respalde. El descubrimiento de Tujiaaspis resucita la hipótesis de los pliegues de las aletas y la reconcilia con los datos contemporáneos sobre los controles genéticos del desarrollo embrionario de las aletas en los vertebrados vivos".

Tujiaaspis vividus modelo computacional          Tujiaaspis vividus modelo computacional

Imagen: Simulaciones computarizadas de dinámica de fluidos del flujo de agua sobre un modelo digital de Tujiaaspis vividus, visto desde abajo y desde arriba. Crédito: Zhikun Gai

El co-autor Min Zhu de VPP, Beijing, agregó: "Tujiaaspis muestra que la condición primitiva para las aletas emparejadas evolucionó por primera vez. Grupos posteriores, como los osteostracans sin mandíbula, muestran la primera evidencia de la separación de las aletas pectorales musculares, conservando largas aletas pélvicas que se redujeron a cortas aletas musculares en vertebrados con mandíbula, como en grupos como placodermos y tiburones. Sin embargo, podemos ver vestigios de pliegues de aletas alargadas en los embriones de peces vivos con mandíbulas, que pueden manipularse experimentalmente para reproducirlos. La pregunta clave es ¿Por qué las aletas evolucionaron por primera vez de esta manera?

El Dr. Humberto Ferron de Bristol utilizó enfoques de ingeniería computacional para simular el comportamiento de modelos de Tujiaaspis con y sin aletas emparejadas. El co-autor dijo: "Las aletas emparejadas de Tujiaaspis actúan como hidroalas, generando pasivamente sustentación para los peces sin ninguna intervención muscular de las propias aletas. Los pliegues laterales de las aletas de Tujiaaspis le permitieron nadar de manera más eficiente".

Tujiaaspis vividus 3D

Imagen: Reconstrucción 3D de Tujiaaspis vividus. Crédito: YANG Dinghua

El coautor, el Dr. Joseph Keating de Bristol, modeló la evolución de las aletas emparejadas. Dijo: "Los fósiles de vertebrados sin mandíbula muestran una variedad vertiginosa de tipos de aletas, lo que ha provocado un amplio debate sobre la evolución de las aletas emparejadas".

"Nuestros nuevos análisis sugieren que el antepasado de los vertebrados con mandíbula probablemente poseía pliegues de aleta emparejados, que se separaron en regiones pectorales y pélvicas. Eventualmente, estas aletas primitivas desarrollaron la musculatura y el soporte esquelético, lo que permitió a nuestros ancestros peces dirigir mejor su natación y agregar propulsión. Es asombroso pensar que las innovaciones evolutivas observadas en Tujiaaspis sustentan la locomoción en animales tan diversos como aves, ballenas, murciélagos y humanos".

La investigación ha sido publicada en Nature: Galeaspid anatomy and the origin of vertebrate paired appendages

Etiquetas: EvoluciónAletaExtremidad

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