Liberadas de moverse al unísono, las mandíbulas superior e inferior pudieron adaptarse independientemente
El Océano Antártico Austral es uno de los lugares más exigentes de la Tierra en cuanto a supervivencia. Sus aguas caen por debajo del punto de congelación, los largos periodos de oscuridad restringen el crecimiento y la alimentación, y las redes tróficas se modifican con las constantes fluctuaciones climáticas.
Sin embargo, un grupo de peces, los nototenioideos o peces de hielo antárticos, no sólo sobrevivieron aquí, sino que prosperaron.
De un solo ancestro hace decenas de millones de años, evolucionaron en docenas de especies. Algunas navegan cerca de la superficie, otras merodean el fondo marino y otras se lanzan a aguas abiertas.
Un nuevo estudio dirigido por la Universidad Rice revela el secreto detrás de este éxito: los peces de hielo reorganizaron sus cráneos de maneras que desbloquearon nuevas estrategias de alimentación y oportunidades ecológicas.
"La modularidad suena abstracta, pero la idea es simple", afirmó Kory Evans, profesor adjunto de biociencias en Rice y autor principal del estudio. "Cuando un cuerpo se fragmenta en bloques semiindependientes, o módulos, esas partes pueden evolucionar por sí solas. Esto les otorga más grados de libertad evolutiva. Y en el caso de los peces de hielo, esto significó que pudieron reajustar sus estrategias de alimentación a medida que la Antártida cambiaba a su alrededor".
Los organismos de todo el mundo muestran modularidad: los picos de las aves evolucionan independientemente de las alas, y las extremidades humanas pueden variar sin alterar otros rasgos. Pero la historia del pez de hielo destaca porque no se limitaron a reorganizar los módulos existentes, sino que añadieron uno nuevo.
Utilizando microtomografías computarizadas de más de 170 especies de peces, Evans y su equipo construyeron mapas tridimensionales de ocho huesos del cráneo a lo largo del árbol genealógico de los nototenioideos. Su análisis reveló que los peces de hielo dividían sus mandíbulas orales en módulos superior e inferior, lo que dotaba al cráneo de una nueva herramienta con la que trabajar.
Imagen: Escaneo 3D de un nototenioideo, creado por Kory Evans y su equipo. Crédito: Kory Evans/Universidad Rice
"Es inusual", dijo Mayara P. Neves, ex-investigadora postdoctoral en el laboratorio de Evans y coautora principal. "La mayoría de los animales mantienen constante su número de módulos. Los peces de hielo, de hecho, añadieron uno".
Las consecuencias fueron dramáticas. Liberadas de moverse al unísono, las mandíbulas superior e inferior pudieron adaptarse independientemente. Algunas especies desarrollaron mandíbulas trituradoras para presas del fondo, mientras que otras perfeccionaron la alimentación por succión para capturar presas que se movían rápidamente en aguas abiertas.
"Al desacoplar las mandíbulas, los nototenioideos pudieron modificar la mecánica de succión y mordida sin tener que rediseñar toda la cabeza", explicó Evans.
Los cambios evolutivos coincidieron con algunos de los mayores trastornos ambientales del Océano Austral: el inicio de la Corriente Circumpolar Antártica, pulsos de glaciación y oscilaciones entre condiciones de congelamiento y descongelamiento.
"Los choques ambientales no solo ponen a prueba a los organismos; también pueden reconfigurar los rasgos que evolucionan juntos", dijo Evans. "En los peces de hielo, esa reconfiguración parece haber ocurrido dentro del cráneo".
El equipo descubrió que, en épocas de inestabilidad climática, las correlaciones entre los huesos se rompían. Esta disociación permitió que elementos clave, como el maxilar, esencial para la alimentación por succión, evolucionaran con mayor rapidez.
"El ritmo del maxilar sobresalió", dijo Evans. "Pequeños ajustes en la forma pueden redefinir la manera en que un pez atrapa a su presa".
La historia comenzó hace más de 30 millones de años con un único ancestro que se desplazó hacia el sur desde Sudamérica. Poseía una ventaja poco común: proteínas anticongelantes en la sangre.
"Imaginen arrojar todos los peces tropicales de Florida a Alaska en diciembre", dijo Evans. "La mayoría moriría. Pero un pez tenía anticongelante en la sangre, así que se quedó. Sin competencia, se propagó en todas estas nuevas formas".
Para Evans y sus colegas, la historia del pez de hielo va más allá de la biología antártica: se trata de cómo la vida se adapta al cambio. Y a medida que el clima continúa cambiando y remodelando los polos, este descubrimiento conlleva una lección más amplia: la modularidad podría ser la forma en que la naturaleza se prepara para lo inesperado.
"La modularidad no solo acompañó a la diversificación", afirmó Evans. "Probablemente la hizo posible en uno de los entornos más hostiles de la Tierra".
El estudio se ha publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences: Cranial modularity drives phenotypic diversification and adaptive radiation of Antarctic icefishes
