Un nuevo estudio de la Universidad de Harvard y el Field Museum of Natural History arroja luz sobre cómo y cuándo ocurrieron los cambios en la columna vertebral en la evolución de los mamíferos. La investigación revela cómo una combinación de cambios en el desarrollo y presiones adaptativas en las espinas de las sinapsidas, los extintosprecursores de mamíferos, sentaron las bases para la diversidad de columnas vertebrales que se ven hoy en los mamíferos.
Al comparar la biomecánica de dos animales modernos, gatos y lagartos, y tomografías computarizadas de fósiles sinápsidos, los investigadores revocaron la noción tradicional de que la acumulación gradual de diferentes regiones o secciones independientes de la columna vertebral solo explica su complejidad en evolución.Nueva evidencia sugiere que las regiones como el tórax y la parte baja de la espalda evolucionaron mucho antes de las nuevas funciones de la columna vertebral, como la flexión y la torsión. El estudio apunta a la idea de que las presiones selectivas correctas o los comportamientos de los animales combinados con las regiones físicas existentes desempeñaron un papel importante enLa evolución de sus funciones únicas.
Los hallazgos de Stephanie Pierce, profesora asociada de biología orgánica y evolutiva y curadora de paleontología de vertebrados en Harvard, y la investigadora postdoctoral Katrina Jones aprovechan la gran pregunta de cómo los mamíferos, incluidos los humanos, evolucionaron durante millones de años.
Los mamíferos modernos, por ejemplo, han desarrollado regiones espinales compartimentadas que adoptan una variedad de formas y funciones diversas sin afectar otras regiones espinales. Esto ha permitido que los animales se adapten a diferentes formas de vida, explicó Jones.
En investigaciones anteriores, los autores mostraron que los animales terrestres pre-mamíferos extintos desarrollaron estas regiones pequeñas pero distintas durante la evolución.
"Lo que pudimos mostrar en 2018 fue que, aunque todas las vértebras se veían muy similares en los primeros ancestros de los mamíferos, tenían diferencias sutiles y esas diferencias sutiles crearon regiones de desarrollo distintas", dijo Pierce. "Lo que estamos mostrando con estoUn nuevo estudio es que esas regiones distintas eran realmente importantes ya que proporcionaban la materia prima que facilitaba la diferenciación funcional. Básicamente, si no tiene estas regiones de desarrollo distintas y tiene una presión selectiva, todas las vértebras van aadaptarse de la misma manera "
Durante mucho tiempo se pensó que el desarrollo de diferentes regiones espinales es un paso importante en la evolución de la columna vertebral con muchas funciones, pero Pierce y Jones muestran que esto no es suficiente. También se requirió un desencadenante evolutivo, en este caso la evolución de un sistema altamente activoestilo de vida que pone nuevas demandas en la columna vertebral
Jones dijo: "Estamos tratando de llegar a algo que es una pregunta evolutiva bastante fundamental que es: ¿Cómo evoluciona una estructura relativamente simple en una compleja que puede hacer muchas cosas diferentes? ¿Está determinado por las limitaciones del desarrollo?o selección natural relacionada con el comportamiento del animal? "
Los investigadores compararon las espinas de dos animales esencialmente en los extremos opuestos del espectro evolutivo y anatómico: gato, que tiene regiones espinales altamente desarrolladas, y lagarto, que tiene una columna vertebral bastante uniforme. Observaron cómo se doblaban las articulaciones espinales de cada animaldiferentes direcciones para medir cómo la forma de las vértebras refleja su función. Determinaron que si bien algunas regiones espinales pueden funcionar de manera diferente de una a otra, otras no; por ejemplo, la columna vertebral del lagarto comprendía varias regiones distintas, pero todas actuaban ende la misma manera
Los investigadores, entre ellos Kenneth Angielczyk del Field Museum of Natural History, se centraron en averiguar cuándo diferentes regiones comenzaron a asumir diferentes funciones en la evolución de los mamíferos. Tomaron los datos del gato y la lagartija que mostraban que si se veían dos articulaciones en la columna vertebraldiferentes, entonces tendían a tener diferentes funciones. Con eso, trazaron un mapa de cómo la función de la columna vertebral en esos fósiles cambió con el tiempo.
"Los primeros ancestros de los mamíferos tienen un registro fósil notablemente bueno, teniendo en cuenta que esos animales vivieron hace unos 320 y 250 millones de años", dijo Angielczyk.
Los investigadores encontraron que a pesar de tener regiones de desarrollo capaces de realizar diferentes funciones, el nivel de variación funcional que se observa en los mamíferos hoy en día no comenzó a afianzarse hasta el final de la evolución sinápsida.
"Luego planteamos la hipótesis de que tal vez fue la evolución de algunos nuevos comportamientos de mamíferos lo que ayudó a desencadenar esto [en estas sinapsides tardías] y proporcionó la selección natural que podría explotar las regiones que ya estaban allí", dijo Jones.
Sus hallazgos coinciden con las observaciones de que el grupo en el que se produce esta diversidad funcional, los cinodontes, que precedieron directamente a los mamíferos, tienen una serie de características de los mamíferos, incluida la evidencia de que podrían respirar como un mamífero. Los investigadores creen que estos mamíferoscaracterísticas similares cambiaron el trabajo de respirar lejos de la columna vertebral y las costillas hacia el músculo del diafragma recientemente evolucionado, liberando la columna vertebral de una antigua restricción biomecánica. Esto permitió que la columna vertebral se adaptara a nuevos comportamientos interesantes, como peinarse y asumir nuevas funciones.
El siguiente paso para Pierce y Jones es aclarar cómo se veían esas funciones en estos animales extintos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Harvard . Original escrito por Juan Siliezar. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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