El origen de los vertebrados. (Divulgación)

Celacanto (Foto A.Castro ac. Finisterre - A Coruña)
Celacanto (Foto A.Castro ac. Finisterre - A Coruña)

En los inicios del estudio de la evolución biológica, Charles Darwin y Alfred Russel Wallace propusieron la selección natural como principal mecanismo de la evolución. Actualmente, la teoría de la evolución combina las propuestas de Darwin y Wallace con las leyes de Mendel y otros avances genéticos posteriores; por eso es llamada síntesis moderna, teoría sintética, o Neodarwinismo.

Con ella, todo empezó a tener un nuevo sentido en biología. Se abrieron un montón de puertas a la investigación y los nuevos descubrimientos se sucedían conformando un escenario perfectamente coherente. Los nuevos conocimientos en distintas ramas de la biología no hacían sino confirmar la teoría evolutiva y también guiar la investigación en direcciones enormemente fructíferas.

A pesar del impacto ideológico de una teoría que hacía ver que descendíamos del mono, los científicos más escépticos que buscaron desacreditar esas teorías fueron en su mayoría cautivados por las evidencias de sus propios trabajos de investigación.

La clasificación de los seres vivos adquirió un nuevo sentido. Se fue comprobando que cada animal provenía de algún antecesor menos evolucionado.

Dimetrodon
Dimetrodon

Se comprendió que todos los mamíferos provenían de algún antecesor común que resultó ser un reptil, el Dimetrodon. Se cree que su espectacular vela dorsal servía para regular su temperatura orientándose perpendicular al sol cuando necesitaba calentarse o poniéndose en paralelo a los rayos del sol, o buscando la sombra cuando ya no necesitaba calentarse más.

También se sabe que a su vez los reptiles provienen de un antecesor común que resultó ser un pez pulmonado, y a su vez estos provienen de unos peces Celacantos que se creían extinguidos desde el período Cretácico. Eso se pensó hasta que, en 1938, un ejemplar vivo fue capturado en la costa oriental de Sudáfrica. Otra especie que se localizó en Sulawesi (Indonesia) en 1998. Junto con los peces pulmonados, los Celacantos (foto de la cabecera) son los seres vivos más cercanos de los vertebrados terrestres y se consideran fósiles vivientes.

Los vertebrados pertenecen a un grupo más amplio, los cordados, caracterizados por la presencia de una cuerda dorsal o notocordio, (ya hablaremos más adelante de ella) Su presencia característica de este gran grupo no siempre se conserva en la fase adulta. En los vertebrados solo aparece el notocordio durante la fase embrionaria.

Pikaia. (cefalocordado extinto similar al anfioxo)
Pikaia. (cefalocordado extinto similar al anfioxo)

Los cordados incluyen por una parte a los vertebrados superiores y a otros animales que veremos ahora.

Un grupo de cordados próximos a los vertebrados son los cefalocordados. Se llaman  así porque a diferencia con los urocordados (otro grupo de cordados que comentaremos luego) el notocordio llega hasta parte anterior del animal.

Branchiostoma lanceolatum (Anfioxo)
Branchiostoma lanceolatum (Anfioxo)

Un representante actual de cefalocordado es un pequeño animal semitransparente de no más de 8 centímetros llamado Anfioxo. Este durante un tiempo se consideró como el antecesor directo de los peces, pero ahora parece que el auténtico antecesor pudo ser un cefalocordado similar al él.

El Anfioxo por su forma y su natación recuerda a un pequeño pez. Vive en zonas costeras. Tiene de 2 a 7 Cmts de longitud. Cuerpo fusiforme. Su boca esta rodeada de pequeños tentáculos bucales (12 o 15 pares). Es un animal con musculatura metamérica (como los peces) con aspecto de pez traslúcido, y de estructura muy parecida a la exhiben los vertebrados en las fases primitivas de su desarrollo. A diferencia de ellos es un invertebrado y conserva el notocordio durante todo el ciclo vital.

Embriogenia vs. Filogenia

Hay una expresión que dice que “La ontogénesis recapitula la filogénesis”.

La ontogénesis es la forma en que un embrión evoluciona desde sus fases iniciales carentes de estructura hasta la fase adulta. La filogénesis es la forma en que un organismo primitivo ancestral va evolucionando de generación en generación hasta dar origen a los  representantes modernos.

Interpretada la expresión inicial al pie de la letra vendría a significar que durante nuestra etapa embrionaria los humanos pasamos por la fase de animal unicelular, fase de invertebrado, fase de pez, fase reptil, y fase mamífero, hasta culminar en nuestra definitiva forma humana. Esto es cierto solo en parte. No puede tomarse al pie de la letra pero las aproximaciones en las distintas fases son muy llamativas y no explicables por mero azar.

Nada de esto debe sorprendernos. Sabemos que las mutaciones que afectan a fases tempranas del desarrollo embrionario tienen consecuencias mucho más graves que aquellas que se manifiestan en las últimas etapas del desarrollo, así que la evolución lo que va haciendo es ir seleccionando genes que en las últimas etapas del desarrollo incorporan alguna modificación ventajosa desde el punto de vista evolutivo.

Con lo que hemos dicho anteriormente casi hemos llegado al origen de los vertebrados, pero falta la parte que más costó averiguar. Para desentrañar algunas de las incógnitas de nuestra historia evolutiva hubo que recurrir a distintas disciplinas científicas tales como paleobiología, anatomía comparada, embriología y genética. Hubo momentos en los cuales la ciencia estaba realmente indecisa respecto al posible origen de los cordados, y no sabíamos si veníamos de los anélidos (lombrices), de los arácnidos (arañas), o de los equinodermos (estrellas de mar).

Aunque parezca mentira venimos de uno de estos grupos que acabo de mencionar (¿sabrías decir cuál?).

Origen de los vertebrados
Origen de los vertebrados

Buscando el origen de los vertebrados.

Fue relativamente fácil el retroceder en la búsqueda de nuestros antecesores hasta llegar al Amphioxo. Estos invertebrados no tenían ni esqueleto ni concha ni ningún otro elemento duro, por lo cual no existe registro fósil correspondiente a estos animales que facilite seguirles la pista.

El libro de la historia de la vida en nuestro planeta está escrito sobre unas páginas que son los estratos geológicos. Desgraciadamente no está completo. Algunos animales desaparecieron sin apenas dejar rastro, y por ello se ha recurrido a la anatomía comparada para intentar completar la información que falta.

En la búsqueda de un antecesor de los vertebrados se pasó por la consideración de diversos candidatos.

1) Anélidos: Estos gusanos tuvieron muchos partidarios que los consideraron como antecesores de los vertebrados. Tenían simetría bilateral, son animales segmentados y la segmentación es algo que se da en nuestra columna vertebral. Tienen masa encefálica frontal y un tubo nervioso longitudinal. Pese a ello en la actualidad están descartados y estas coincidencias se explican como un fenómeno de convergencia evolutiva. Algunas de las diferencias con los vertebrados parecen difíciles de salvar, como por ejemplo el cordón nervioso es ventral en lugar de dorsal. Se podría argumentar que en algún momento se dio la vuelta panza arriba pero analizando la posición de otros órganos esto no parece probable porque resultaría que unos órganos se dieron la vuelta y otros no. Por mencionar solo algunas cosas, las posiciones de la boca, el ano, y el sentido de la circulación sanguínea son un serio problema a esta tesis. Además ocurre que la segmentación en anélidos a diferencia de los vertebrados es completa desde la piel hasta el revestimiento intestinal. Demasiadas cosas no cuadran.

2) Arácnidos: Simplemente decir que también se consideró esa posibilidad, pero se vio similares problemas que en caso de los anélidos.

3) Equinodermos: A este grupo pertenecen por ejemplo las estrellas de mar, los pepinos de mar, los lirios de mar, y los erizos de mar. Todos ellos tienen simetría radial.

No parecía lógico a simple vista que fuera posible que el origen de los vertebrados tuviera algo que ver con organismos con simetría radial. Ideas preconcebidas nos conducían insistentemente a buscar como antecesor a un organismo con simetría bilateral y capaz de nadar. Esta idea se demostró errónea y sin embargo actualmente es considerada la hipótesis correcta con un altísimo grado de certeza. Entre otras cosas ahora podemos hacer comparaciones de secuencias de ADN que confirman la relación de parentesco de los distintos grupos de animales, cosa que hace unos años no era posible.

Ascidias.
Ascidias.

Faltaba por encontrar eslabón perdido que conectara los equinodermos con los vertebrados que a simple vista son muy diferentes. El eslabón perdido lo teníamos delante de las narices. No se trataba de un fósil, ni de un organismo extraño desconocido.

El grupo de animales que nos conecta con los equinodermos está constituido por lo que se conocen vulgarmente como Ascidias. (Urocordados). Se trata de un pequeño animal parecido a una esponja que vive fijo al sustrato.

Hay que recordar que si bien la mayoría de los equinodermos modernos son organismos bentónicos libres, (que viven en el fondo pero se desplazan libremente por él), los fósiles antiguos de equinodermos se corresponden con formas sésiles, (es decir, vivían fijos al sustrato) y como representantes modernos de estas formas sésiles han llegado hasta nuestros días los crinoideos. (lirios de mar), y las ascidias.

Las ascidias son animales marinos con una forma adulta sésil, con el cuerpo cubierto por una túnica (capa de tunicina, un polisacárido muy parecido a la celulosa) y apariencia de planta. Poseen igualmente una forma larvaria capaz de nadar libremente y que presentan notocordio y un cordón nervioso.

En realidad descendemos de la fase larvaria de los tunicados.

Los tunicados se alimentaban por filtración y la presencia de un notocordio en la fase larvaria les confirió seguramente en su momento una configuración hidrodinámica superior a la de cualquier otro invertebrado de aquella época. El notocordio en estas larvas se sitúa solo en la parte caudal.

Las larvas de los tunicados se alimentaban igualmente por filtración y pueden desplazarse a cualquier parte. El cordón nervioso se ensancha en la parte frontal en forma de vesícula cerebral, relacionada con el ojo impar y un estatocisto u órgano del equilibrio.

Según todos los indicios surgió una variedad donde la forma adulta sésil de la ascidia desapareció, y la forma larvaria prevaleció durante toda la vida y se especializó en formas cada vez más eficientes en la natación permitiendo así una mayor velocidad de propagación de estas especies por todo el planeta. A este fenómeno poco corriente de retroceso a la forma larvaria se le denomina neotenia.

En términos evolutivos parecería que se trata de un salto atrás en la evolución de estos organismos para continuar evolucionando por un camino diferente.

Las ventajas adaptativas que ofrece el notocordio

El notocordio al tener una cierta rigidez pero ser a la vez flexible, permite vencer la resistencia del agua durante la natación en condiciones hidrodinámicas muy favorables. Su función es similar a la de la columna vertebral de los peces.

La casualidad quiso que esta característica apareciera por vez primera en nuestro planeta en una forma larvaria de un animal bentónico (que vivía fijo al sustrato), pero su extraordinario valor adaptativo hizo que el resto del desarrollo del animal hasta la etapa adulta fuera suprimido de la evolución posterior, cosa que muy rara vez ocurre y que motivo el despiste en la búsqueda de este antecesor de los vertebrados.

 

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