Pez-Bruja
Aunque mires fijamente a un pez bruja -o mixino, un animal marino baboso, con forma de anguila-, el pobrecillo no podrá devolverte la mirada. Estos seres son casi ciegos, así que se abren paso por el fondo del mar usando el olfato y el tacto.
Pero ahora, en una sorpresa impactante para los biólogos, un estudio detallado de un fósil de mixino de 300 millones de años ha revelado que estos animales alguna vez tuvieron ojos funcionales. Y que la evolución se los quitó.
El descubrimiento reta los conceptos científicos sobre el origen del ojo. Los peces bruja contemporáneos no han cambiado respecto de sus antepasados. Por ello, los científicos siempre han creído que los ojos de los mixinos ciegos modernos representan una etapa intermedia entre las primitivas manchas oculares fotosensibles de muchos invertebrados y los ojos semejantes a cámaras fotográficas de los vertebrados, incluidos los humanos.
Pero cuando Sarah Gabbott, de la Universidad de Leicester, Reino Unido utilizó un microscopio electrónico para estudiar el fósil, halló que en los ojos del mixino petrificado había residuos de estructuras que contenían pigmentos. Y según el informe que Gabbott y sus colegas publicaron recientmente enProceedings of the Royal Society B, esas estructuras habrían permitido que el animal distinguiera formas e imágenes.
“Me entusiasmó muchísimo ver que los ojos estaban compuestos de cientos y cientos de pequeñas estructuras esféricas o elípticas… albóndigas y salchichas micrométricas”, dice Gabbott.
El pez bruja moderno carece de esas estructuras y en vez de ellas, “tiene unas extrañas manchas claras donde debieran estar los ojos”.
El tejido retiniano del mixino antiguo, notablemente conservado, sugiere que la visión del pez bruja siguió un “curso inverso”, fenómeno conocido como evolución regresiva. Estamos acostumbrados a pensar en la evolución como un proceso acumulativo, pero también es un proceso de pérdida, pues hay capacidades que se degradan cuando el costo es mayor que el beneficio. Y parece que los ojos del mixino se volvieron muy costosos.
Varias especies de animales cavernícolas, como peces, cangrejos y salamandras, han evolucionado a la ceguera y sus estructuras oculares se han deteriorado. En 2015, un estudio con peces cavernícolas (Astyanax mexicanus) halló que el procesamiento ocular y visual en el cerebro podría requerir entre 5 y 17 por ciento del consumo total de energía del animal. Otra investigación publicada el mismo año produjo los mismos resultados, estableciendo que la visión consume hasta 15 por ciento de la energía de reposo de los Astyanax mexicanus jóvenes que viven en la superficie.
Los investigadores siguen debatiendo si la pérdida de visión se debe al consumo de energía o es consecuencia de mutaciones aleatorias, aunque se postula que los dos procesos podrían actuar simultáneamente. Y esto no ocurre solo con los ojos. Hay algunos ejemplos más notables de evolución regresiva.
Los pingüinos se volvieron aves no voladorasLos antepasados de los pingüinos podían volar, pero perdieron esa capacidad rápidamente tras la extinción de los grandes dinosaurios. El pingüino más antiguo que se conoce, cuyos fósiles datan de hace unos 60 millones de años, ya era un nadador de alas cortas que no volaba. Los pingüinos modernos conservan rasgos característicos de sus parientes voladores, como los huesos de las alas; un esternón de quilla prominente para insertar los músculos de las alas; y por supuesto, las plumas. Mas la pérdida del vuelo les permitió adaptarse al ambiente, porque contribuyó a que se hicieran más grandes.
“A menudo considero que [la pérdida del vuelo] fue un gran adelanto en la evolución de los pingüinos –dice Daniel Ksepka, paleontólogo de vertebrados y biólogo evolucionista del Bruce Museum, en Connecticut. Los pingüinos no voladores evolucionaron músculos más grandes y poderosos para impulsarse en el agua; huesos más densos y fuertes que reducían la flotación; y alas más cortas y rígidas para movimientos más poderosos y con menor resistencia hidrodinámica-. Al aumentar su tamaño los pingüinos conservaron calor de manera más eficaz, pudieron hacer inmersiones más profundas y prolongadas, y cazaron presas más grandes”, agrega Ksepka.
Las serpientes perdieron sus patasMuchas evidencias demuestran que las serpientes solían tener extremidades, aunque los investigadores siguen debatiendo si las serpientes modernas evolucionaron a partir de un antepasado patudo que vivió en tierra o en el mar.
Pero ahora, en una sorpresa impactante para los biólogos, un estudio detallado de un fósil de mixino de 300 millones de años ha revelado que estos animales alguna vez tuvieron ojos funcionales. Y que la evolución se los quitó.
El descubrimiento reta los conceptos científicos sobre el origen del ojo. Los peces bruja contemporáneos no han cambiado respecto de sus antepasados. Por ello, los científicos siempre han creído que los ojos de los mixinos ciegos modernos representan una etapa intermedia entre las primitivas manchas oculares fotosensibles de muchos invertebrados y los ojos semejantes a cámaras fotográficas de los vertebrados, incluidos los humanos.
Pero cuando Sarah Gabbott, de la Universidad de Leicester, Reino Unido utilizó un microscopio electrónico para estudiar el fósil, halló que en los ojos del mixino petrificado había residuos de estructuras que contenían pigmentos. Y según el informe que Gabbott y sus colegas publicaron recientmente enProceedings of the Royal Society B, esas estructuras habrían permitido que el animal distinguiera formas e imágenes.
El pez bruja moderno carece de esas estructuras y en vez de ellas, “tiene unas extrañas manchas claras donde debieran estar los ojos”.
El tejido retiniano del mixino antiguo, notablemente conservado, sugiere que la visión del pez bruja siguió un “curso inverso”, fenómeno conocido como evolución regresiva. Estamos acostumbrados a pensar en la evolución como un proceso acumulativo, pero también es un proceso de pérdida, pues hay capacidades que se degradan cuando el costo es mayor que el beneficio. Y parece que los ojos del mixino se volvieron muy costosos.
Varias especies de animales cavernícolas, como peces, cangrejos y salamandras, han evolucionado a la ceguera y sus estructuras oculares se han deteriorado. En 2015, un estudio con peces cavernícolas (Astyanax mexicanus) halló que el procesamiento ocular y visual en el cerebro podría requerir entre 5 y 17 por ciento del consumo total de energía del animal. Otra investigación publicada el mismo año produjo los mismos resultados, estableciendo que la visión consume hasta 15 por ciento de la energía de reposo de los Astyanax mexicanus jóvenes que viven en la superficie.
Los investigadores siguen debatiendo si la pérdida de visión se debe al consumo de energía o es consecuencia de mutaciones aleatorias, aunque se postula que los dos procesos podrían actuar simultáneamente. Y esto no ocurre solo con los ojos. Hay algunos ejemplos más notables de evolución regresiva.
“A menudo considero que [la pérdida del vuelo] fue un gran adelanto en la evolución de los pingüinos –dice Daniel Ksepka, paleontólogo de vertebrados y biólogo evolucionista del Bruce Museum, en Connecticut. Los pingüinos no voladores evolucionaron músculos más grandes y poderosos para impulsarse en el agua; huesos más densos y fuertes que reducían la flotación; y alas más cortas y rígidas para movimientos más poderosos y con menor resistencia hidrodinámica-. Al aumentar su tamaño los pingüinos conservaron calor de manera más eficaz, pudieron hacer inmersiones más profundas y prolongadas, y cazaron presas más grandes”, agrega Ksepka.
Un artículo de 2015, publicado en Science Advances, presentó un argumento a favor de los animales terrestres que excavan madrigueras. Apoyados en tomografías computarizadas muy detalladas, los investigadores compararon modelos virtuales 3-D del oído interno de serpientes y lagartos acuáticos, de superficie, y excavadores con el de sus parientes fosilizados.
El equipo encontró que los animales fósiles tenían estructuras especializadas parecidas a las que utilizan los excavadores modernos para percibir las vibraciones de suelo de baja frecuencia que producen los depredadores y sus presas. Esa evidencia sugiere que las serpientes descienden de un antepasado excavador, y que sus patas involucionaron para arrastrarse por el suelo.
Los pulgones no tienen tubos en el traseroCasi todos los insectos poseen órganos excretores llamados túbulos de Malpighi, los cuales sirven para regular la retención de agua, la excreción de nitrógeno, la desintoxicación, y la inmunidad. Excepto los pulgones.
Aunque no se ha estudiado bien el sistema excretor de los pulgones, las investigaciones apuntan a que estos insectos tienen genes parecidos a los que se encuentran en los túbulos de Malpighi de otros insectos. Pero, por alguna razón, los túbulos se perdieron en algún momento de su historia evolutiva.
Los investigadores proponen que una causa posible es la dieta de savia de los pulgones: el líquido, hecho de moléculas simples, suele tener una composición uniforme, así que quizás los pulgones simplemente no necesitan esos órganos especializados.
Las aves ya no tienen dientesLas aves evolucionaron de los dinosaurios, y algunas especies antiguas como Archaeopteryx, el fósil mejor conocido entre dinosaurios y aves, también estaban provistas de dientes y garras. Por fortuna, hasta los depredadores aviares modernos más voraces carecen de dientes, aunque los científicos no acaban de entender por qué los pájaros perdieron la dentadura.
El equipo encontró que los animales fósiles tenían estructuras especializadas parecidas a las que utilizan los excavadores modernos para percibir las vibraciones de suelo de baja frecuencia que producen los depredadores y sus presas. Esa evidencia sugiere que las serpientes descienden de un antepasado excavador, y que sus patas involucionaron para arrastrarse por el suelo.
Aunque no se ha estudiado bien el sistema excretor de los pulgones, las investigaciones apuntan a que estos insectos tienen genes parecidos a los que se encuentran en los túbulos de Malpighi de otros insectos. Pero, por alguna razón, los túbulos se perdieron en algún momento de su historia evolutiva.
Los investigadores proponen que una causa posible es la dieta de savia de los pulgones: el líquido, hecho de moléculas simples, suele tener una composición uniforme, así que quizás los pulgones simplemente no necesitan esos órganos especializados.
Una teoría propone que los dientes se hicieron más pequeños y a la larga, dieron paso a los picos para reducir el peso durante el vuelo. Pero un estudio de 2014, publicado en Science, descarta esta teoría, pues encuentra que la pérdida de dientes y la formación del pico primitivo ocurrieron casi al mismo tiempo.
No obstante la causa de que las aves perdieran los dientes, varias líneas de investigación sugieren que no hicieron falta muchos cambios genéticos para que ocurriera el cambio. En un estudio publicado en 2015 en Evolution, los investigadores introdujeron unas pocas modificaciones en la expresión genética de unos embriones de pollo y lograron darles un aspecto más dentudo, como de dinosaurio.
No obstante la causa de que las aves perdieran los dientes, varias líneas de investigación sugieren que no hicieron falta muchos cambios genéticos para que ocurriera el cambio. En un estudio publicado en 2015 en Evolution, los investigadores introdujeron unas pocas modificaciones en la expresión genética de unos embriones de pollo y lograron darles un aspecto más dentudo, como de dinosaurio.
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