Científicos del Reino Unido y España han descubierto que los tetrápodos tenían conexiones más complejas entre los huesos del cráneo que los peces y que, en lugar de promover la diversificación de la vida en tierra, estos cambios en la anatomía del cráneo en realidad restringieron la evolución de los cráneos de los tetrápodos.

Los fundamentos del desarrollo y las consecuencias funcionales de las modificaciones de las extremidades durante el origen del plan corporal de los tetrápodos están cada vez mejor caracterizados, pero se sabe menos sobre la evolución del cráneo de los tetrápodos; se ha planteado la hipótesis de que la disminución del número de huesos del cráneo promueve la diversificación morfológica y funcional en los clados de vertebrados, pero se desconoce su impacto durante el surgimiento inicial de los tetrápodos; Rawson et al. lo han comprobado cuantificando los cambios topológicos en la anatomía craneal de las especies fósiles y vivas durante la transición de las aletas a las extremidades mediante el análisis de redes anatómicas. Crédito de la imagen: Zina Deretsky, National Science Foundation.

Los fundamentos del desarrollo y las consecuencias funcionales de las modificaciones de las extremidades durante el origen del plan corporal de los tetrápodos están cada vez mejor caracterizados, pero se sabe menos sobre la evolución del cráneo de los tetrápodos; se ha planteado la hipótesis de que la disminución del número de huesos del cráneo promueve la diversificación morfológica y funcional en los clados de vertebrados, pero se desconoce su impacto durante el surgimiento inicial de los tetrápodos; Rawson et al. lo han comprobado cuantificando los cambios topológicos de la anatomía craneal en especies fósiles y vivas que se sitúan en la transición de las aletas a las extremidades mediante el análisis de redes anatómicas. Crédito de la imagen: Zina Deretsky, National Science Foundation.

Los tetrápodos evolucionaron a partir de los peces y fueron los primeros animales terrestres con extremidades y dedos; los ancestros de todo, desde los anfibios hasta los humanos.

Su origen fue un acontecimiento transformador en la evolución de los vertebrados y supuso marcados cambios en el plan corporal de los mismos.

«Los cráneos de los tetrápodos suelen tener menos huesos en el cráneo que sus antepasados de los peces, pero el simple recuento del número de huesos pasa por alto algunos datos importantes», dijo el Dr. James Rawson, investigador de la Universidad de Bristol.

«Usamos una técnica llamada análisis de redes, en la que se registra la disposición de los huesos del cráneo -qué huesos se conectan con cuáles- además del número de huesos».

En su investigación, el Dr. Rawson y sus colegas cuantificaron la organización de los huesos del cráneo en más de 100 animales vivos y fósiles.

«Tradicionalmente, la investigación en anatomía ha sido mayoritariamente descriptiva o cualitativa», afirma el Dr. Borja Esteve-Altava, investigador de la Universidad Pompeu Fabra.

«El análisis de redes proporciona un marco matemático sólido para cuantificar las relaciones anatómicas entre los huesos: un tipo de datos que suele pasarse por alto en la mayoría de los estudios sobre la evolución morfológica.»

Los investigadores descubrieron que el hecho de que los tetrápodos tuvieran menos huesos en el cráneo que los peces hacía que la organización de sus cráneos fuera más compleja.

«Puede parecer extraño, pero tener menos huesos significa que cada uno de esos huesos debe conectarse con más de sus vecinos, lo que resulta en una disposición más compleja», dijo el Dr. Rawson.

«Las ranas y salamandras modernas tenían los cráneos más complejos de todos los animales que estudiamos».

Los cráneos de los primeros tetrápodos también se consolidaron en una sola unidad, mientras que sus antepasados peces tenían cráneos formados por varias secciones distintas.

Al observar la variedad de disposiciones óseas del cráneo a lo largo del tiempo, los autores también descubrieron que el origen de los tetrápodos coincide con un descenso en la variedad de disposiciones óseas del cráneo.

«Nos sorprendió encontrar que estos cambios en el cráneo parecían limitar la evolución de los tetrápodos, en lugar de promover la radiación a nuevos hábitats en tierra», dijo la profesora Emily Rayfield, investigadora de la Universidad de Bristol.

«Creemos que la evolución del cuello, los eventos de extinción o un cuello de botella en el desarrollo del cráneo pueden ser los responsables».

«También vemos una caída similar en la variabilidad estructural de los huesos de las extremidades en los primeros tetrápodos, pero la caída de las extremidades ocurre 10 millones de años antes», dijo el Dr. Rawson.

«Parece que diferentes factores estaban afectando a la evolución del cráneo y las extremidades en los primeros tetrápodos, y tenemos mucho más que aprender sobre esta época crucial de nuestra propia historia evolutiva».

La investigación se describe en un artículo publicado hoy en la revista Science Advances.

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James R.G. Rawson y otros. 2022. La evolución craneal de los primeros tetrápodos se caracteriza por una mayor complejidad y limitación, y por un desplazamiento de la evolución de las aletas. Science Advances 8 (36); doi: 10.1126/sciadv.adc8875

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