Los vertebrados terrestres se habrían originado hace 370 millones de años a partir de un grupo de peces que podían respirar fuera del agua.
Hace 370, millones de años, a partir de un grupo de peces con aletas lobuladas y pulmones se originaron los primeros anfibios e, indirectamente, todos los vertebrados terrestres. El estudio comparado de restos fósiles identificó a los crosopterigios como los peces que lograron la crucial transición. Sin embargo, cuando se analizaron los ácidos nucleicos de peces y anfibios actuales, surgieron dudas sobre estos resultados ampliamente aceptados. Ahora se propone a los dipnoos como nuestros lejanos y escamosos ancestros.
Neoceratodus, dipnoo viviente de Australia
En un rincón alto de mi biblioteca pasa la mayor parte de sus días un fascículo delgado, de tapas que algún día fueron rosadas. Se trata de Bases biológicas del surgimiento de los vertebrados terrestres, de I.I. Schmalhausen. El texto mimeografiado posee, para mí, y posiblemente para muchos de mis contemporáneos, un valór afectivo. Se trata de la traducción del ruso de un artículo original de 1957, realizada por Paulino González Alberdi con la supervisión del profesor Osvaldo Reig en 1965. Fue editada e impresa por el Centro de Estudiantes de Ciencias Naturales, de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de Buenos Aires. Hoy, en la dirección que figura al pie de la tapa (Perú 222, Buenos Aires) hay un museo y se encuentra el acceso a los túneles de la época colonial. Tampoco existe más la Universidad inquieta, brillante y contestataria de la primera mitad de la década de 1960, que brindó el ambiente en el cual apareció la colección que incluye a este trabajo. Pero entender cuándo, cómo y por qué se originaron los vertebrados terrestres sigue siendo un tema de interés permanente para los biólogos.
Y no sólo para ellos. Las descripciones más vividas de la transformación de alguna clase de pez en un animal terrestre, con cuatro patas con las cuales caminar, provienen de la literatura y del arte. En una de sus Cosmicómicas, Ítalo Calvino relató con magistral humor las peripecias de un triángulo amoroso en el cual participan una pareja de jóvenes y “modernos” anfibios y el viejo tío abuelo N’ba N’ga, aún pez, experimentado y algo sinvergüenza. Por otra parte, el dibujante humorístico Gary Larson, experto en chistes sobre bichos, creó una escena en la cual un par de peces suspenden su partido de béisbol, y miran desolados la pelotita que había caído fuera del agua. Ese cuadrito en blanco y negro, donde Larson sugiere que la voluntad de recuperar la pelotita fue el verdadero inicio de la conquista de la tierra por los peces del pasado, se intitula: “Grandes momentos de la evolución”.
La interpretación del pasaje de los vertebrados del agua a la tierra recupera hoy actualidad. Pero veamos el escenario donde se desarrolló este “drama evolutivo”. Hace alrededor de 370.000.000 de años, hubo un grupo de peces que vivían en aguas dulces y poco oxigenadas. Estos peces dejaron abundantes restos fósiles y llamaron la atención de los paleontólogos, quienes descubrieron que sus aletas eran diferentes de las de los demás peces. En efecto, las aletas se insertaban en un lóbulo basal carnoso y cubierto de escamas que se destacaba del cuerpo, articulaban con la cintura torácica y pélvica de una manera similar a la de los vertebrados terrestres y poseían un esqueleto interno, que, al decir de Schmalhausen estaba “ricamente articulado, provisto de musculatura, que se encontraba en los límites de la misma aleta”. Además de las aletas similares a las extremidades de los tetrápodos (vertebrados terrestres que, en general, tienen cuatro patas), esos peces probablemente tenían pulmones y existía una conexión entre las cavidades olfativas y la cavidad bucal, tal como ocurre en los anfibios. Con ese bagaje de “herramientas”, es posible que hayan podido sobrevivir por períodos prolongados fuera del agua.
Latimeria, único crosopterigio viviente
Algunos de estos peces fósiles, los llamados crosopterigios, presentaban un cráneo muy similar al de los anfibios fósiles más antiguos que se conocen como lchthyostega. Estos últimos animales vivieron un poco después que los crosopterigios y ya caminaban fuera del agua. En consecuencia, se comenzó a considerar a los crosopterigios como los ancestros de los anfibios actuales (sapos, ranas y salamandras) y, por lo tanto, de todos los vertebrados terrestres. Esta interpretación es aún un “dogma” en los textos básicos de biología.
Schmalhausen recreó con elocuencia la probable historia natural de los crosopterigios: “Los más antiguos habitaron en aguas dulces. En ellas, el contenido de oxígeno decae tanto a altas temperaturas, que la respiración branquial se hace insuficiente. Los crosopterigios pasaban entonces a la respiración aérea. Si la putrefacción de las aguas aumentaba, podían salir de ellas arrastrándose y esconderse en la vegetación de las orillas. En caso de desecación, algunos podían probablemente enterrarse en el fango, pero puede ser que también emprendiesen la migración para obtener un nuevo cuerpo de agua, como lo suelen hacer algunos peces modernos”.
Hasta 1938 se pensaba que sólo existían crosopterigios fósiles. En esa fecha, pescadores de las islas Comores, en el océano Índico, encontraron unos extraños peces que fueron identificados como crosopterigios, los primeros vivientes. La especie fue bautizada por los zoólogos con el nombre de Latimeria chalumnae. Que el hallazgo se hiciera en las aguas profundas del mar fue una remarcable paradoja, dada la discrepancia entre los ambientes en que vivían los peces fósiles y los que habitan los especímenes actuales. Pero esto no hizo sino aumentar su fama.
El reinado estelar de los crosoptengios parece ahora llegar a su final. Su papel clave en la historia de los vertebrados fue cuestionado a partir de evidencias anatómicas y funcionales y, últimamente, de datos que provienen de la aplicación de técnicas moleculares. Otros antiguos peces con aletas lobuladas, denominados peces pulmonados o dipnoos, parecen ser los llamados a ocupar el lugar de nuestro lejano ancestro. Hoy viven sólo 3 especies de dipnoos en charcos temporarios de agua dulce de África, Australia y Sudamérica; ellos pueden respirar en el aire. La especie sudamericana, Lepidosiren paradoxa o loloch, es un habitante común de los esteros en el norte de la Argentina.
Hasta la mitad de este siglo, las hipótesis evolutivas se basaban fundamentalmente en la comparación de características estructurales entre los organismos vivientes, y entre ellos y los fósiles. El punto de partida de esta tarea era una premisa simple: la similitud implica parentesco, cuanto más semejante, más próximos son los parientes (aunque cabe aclarar que era necesaria mucha cautela para descartar similitudes provenientes de identidad de funciones, sin el requisito de una herencia común que las explique). Todas las características usadas eran fenotipicas, es decir, el resultado de la interacción de los genes entre sí y con el ambiente, durante el desarrollo de cada individuo. Pero ahora la búsqueda de semejanzas es posible por medio de la comparación directa de los genes, o al menos, de fragmentos de ácidos nucleicos, el material que los constituye.
En estas últimas dos décadas se está trabajando para establecer genealogías sobre la base de las secuencias de bases de ácidos nucleicos presentes en los ribosomas, las mitocondrias o el núcleo de las células. Las relaciones cambian, los organismos se reagrupan, los árboles genealógicos ven caer sus ramas y crecer otras nuevas, todo ello con un dinamismo que hace del estudio de la filogenia (las relaciones evolutivas entre los organismos) un campo sumamente atractivo para los zoólogos actuales.
La comparación entre los ácidos nucleicos de anfibios actuales, de Latimeria chalumnae y de las especies vivientes de dipnoos, no podía tardar en llegar. En 1997, Axel Meyer, de Alemania, y Rafael Zardoya, de España, comunicaron que el ADN de las mitocondrias de los dipnoos es más semejante al de los anfibios actuales que el de los crosopterigios. Las mitocondrias, involucradas en la producción de energía en las células de plantas y animales, llevan sus propios genes que han mutado a lo largo del tiempo evolutivo. Estos resultados proponen un desafío a las tradiciones y el derrumbe de un dogma, pero deben ser considerados provisionales. Será necesario esperar que se realice la comparación de los mucho más complejos genes nucleares de estos animales para establecer el parentesco con mayor certeza. Recién entonces podremos conocer la verdadera identidad de nuestro viejo tío abuelo N’ba N’ga.
Eduardo Spivak
Profesor titular, departamento de Biología, FCEYN, Universidad Nacional de Mar del Plata.
[email protected]
