updated 11:08 PM CEST, Apr 27, 2017

Los ojos lo tienen: cómo la visión pudo haber llevado los peces a la tierra

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Panderichthys

Los peces experimentaron una serie de mejoras visuales en etapas en que se trasladaban del agua a la tierra

Hace unos 375 millones de años, ciertos peces habían desarrollado poderosamente fuertes aletas apareadas que eran capaces de transportarles fuera del agua y a tierra.

Estos peces eventualmente evolucionarían hacia los primeros animales verdaderamente terrestres, llamados tetrápodos. Tenían cuatro extremidades que llevaban los dedos de las manos y de los pies para ayudarles cuando caminaban por tierra.

 

Pero uno de los mayores misterios para los científicos es averiguar lo que podría haber llevado en primer lugar a esos peces fuera del agua y a tierra.

¿Fue la disponibilidad de nuevas fuentes de alimentos, o tal vez su necesidad de escapar de los depredadores en el agua?

Una nueva teoría dice que se mejoró la visión, como lo demuestran los dramáticos aumentos en el tamaño de los ojos y la agudeza visual, lo que permitió a los peces mirar hacia arriba sobre la línea de flotación para detectar las presas en tierra.

Esto los habría motivado a aventurarse fuera del agua para buscar comida. La nueva investigación fue publicada ayer por Malcolm MacIver de la Northwestern University en los EE.UU. y sus colegas. Ellos han nombrado esto la hipótesis de la "Buena Vista", así en español.

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tetrápodos

El equipo midió el tamaño de los ojos de muchos tipos de peces fósiles y de primeros tetrápodos que vivieron entre 390 millones y 250 millones de años atrás para mostrar un dramático aumento en el tamaño de los ojos justo antes que los peces más avanzados llamados elpistostegalianostostegalianos abandonaran el agua para evolucionar hacia el primer tetrápodo.

Aunque las cápsulas de globo ocular fósiles se conservan a veces perfectamente en 3D, la mayoría de los ojos fósiles se reconstruyen a partir de la forma de los anillos escleróticos curvados que rodean el ojo, combinados con el tamaño y la forma de la órbita, que es el agujero en el globo ocular.

El aumento en el tamaño zócalo del ojo según lo medido de los cráneos fósiles de los peces y de los tempranos anfibios corresponde a un aumento de tres veces en tamaño del ojo.

Los modelos experimentales de la capacidad visual frente a diferentes escenarios ambientales, desde el fondo del agua hasta el aire durante la luz del día, dan una estimación de la eficiencia de la visión en cada caso. Los investigadores calcularon el rango, el volumen y los factores de visualización en una variedad de condiciones y tamaños de pupilas.

Los resultados mostraron que los peces experimentaron una serie de mejoras visuales en etapas en que se trasladaban del agua a la tierra. El primer paso fue cuando comenzaron a mirar hacia arriba, hacia la luz. Los depredadores de emboscada, que sorprenden a sus presas por un ataque rápido que viene de debajo, hacen esto.

Un pez devónico llamado Panderichthys tenía una cabeza en forma perfecta para este tipo de ataque. Su visión fue mejor adaptada para escanear a través del plano de visión al buscar la presa.

La segunda etapa fue cuando los peces llegaron a la superficie y empujaron sus ojos por encima del agua para mirar por el aire en el entorno que les rodeaba.

evolución de peces a tetrápodos

Peces como Tiktaalik, el pez más estrechamente relacionado con los tetrápodos, ejemplifican muy bien esta etapa. Tiene una larga cabeza parecida a un cocodrilo con los mismos ojos colocados en el centro, levantados para poder mirar a su alrededor.

Se encontró que después de la aparición de la visión, desde la visión totalmente acuática a la visión totalmente aérea, hubo un aumento de cinco millones de veces en la cantidad total de espacio controlado por la visión.

Incluso mirando desde el borde del agua, empujando sus ojos por encima del agua, peces como Tiktaalik tuvieron un enorme aumento en la capacidad visual para detectar las presas, como grandes gusanos o insectos en la orilla del río cercano.

El último trabajo no carece de algunas dudas, como dijo el autor principal MacIver:

Las simulaciones mostraron que la mayor parte del aumento del tamaño del ojo ocurrió antes de que los tetrápodos estuvieran en tierra, mientras que mi predicción anterior era que el aumento ocurriría después de que estuvieran en tierra.

Eso es porque sólo había previsto ver a través del aire pasando al mismo tiempo que la terrenalidad. Así que fue un gran alivio cuando me encontré con el periódico de Long y Gordon en 2004 que sintetizó varios cambios anatómicos y dio la idea de que los primeros tetrápodos, todavía en su mayor parte acuáticos, podrían haber cazado como cocodrilos.

La nueva investigación sugiere que esta opinión de Buena Vista era quizás el efecto de la tirolesa para que los pescados tomen incursiones más activas en tierra. Esto habría acelerado el desarrollo de miembros más robustos y la aparición de dígitos bien desarrollados para reemplazar las rayas de las aletas.

Algunos de estos peces avanzados, como el Panderichthys, ya tenían dígitos presentes dentro de sus aletas.

Las filas completamente formadas de los dedos de las manos y de los pies serían claramente más ventajosas para moverse en tierra, aunque algunos de los primeros tetrápodos habían desarrollado dígitos mientras vivían en el agua.

La visión y el comienzo de una planificación compleja

La gran implicación de esta investigación es el efecto que tuvo todo en nuestro cerebro con el cambio en el comportamiento y la cognición que acompañó esta transición a la tierra.

Con los ojos más grandes, los vertebrados comenzaron por primera vez la detección de largo alcance. Acercarse a hurtadillas a las presas con éxito implica que debe haber sido planificado un ataque de emboscada, como arrastrándose por detrás. La presa los vería venir y escaparía si se acercaban directamente.

En los peces vivos y los anfibios, el tiempo entre la detección de la presa y el escape se reduce en aproximadamente seis microsegundos usando una sola célula grande llamada una célula de la neurona de Mauthner para iniciar el plan de escape. Esta circulación neural permite a los estímulos reacciones ultra-rápidas.

Estas células de Mauthner se encuentran hoy en día sólo en peces y anfibios. Más tarde, los nervios más eficientes en la columna vertebral desplazaron la necesidad de células de Mauthner.

Parece que el origen de la visión de largo alcance comenzó con un antepasado común de los peces y tetrápodos, muy probablemente uno de los peces muy avanzados con aletas con lóbulos como Tiktaalik.

Por lo tanto, debemos estar agradecidos a nuestros antepasados sospechosos que audazmente se atrevieron a ir donde ningún pez había ido antes, fuera del agua a la tierra. Sin la visión de largo alcance que acompañó a este evento, nuestra capacidad de planear y realizar acciones complejas tal vez nunca hubiera evolucionado.

Artículo científico: Massive increase in visual range preceded the origin of terrestrial vertebrates

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