Sitúan la fecha de origen en que los tetrápodos evolucionaron a partir de los peces

Investigadores de la Universidad de Harvard, en Estados Unidos, establecieron la fecha de origen de los primeros tetrápodos y descubrieron que adquirieron varios de los principales rasgos adaptativos nuevos que permitieron la vida de los vertebrados en tierra a un ritmo evolutivo acelerado.

La aparición de los tetrápodos (todos los vertebrados con extremidades) a partir de sus parientes peces marca uno de los acontecimientos evolutivos más importantes de la historia de la vida. Esta transición de “pez a tetrápodo” tuvo lugar en algún momento entre el Devónico Medio y el Tardío (hace unos 400-360 millones de años) y representa el inicio de un importante cambio ambiental, cuando los vertebrados pisaron tierra firme por primera vez. Sin embargo, algunas de las cuestiones más fundamentales sobre la dinámica de esta transición llevan décadas sin resolverse.

El estudio dirigido por el doctor Tiago R. Simões, investigador posdoctoral, y la autora principal, la profesora Stephanie E. Pierce, ambos del Departamento de Biología Organísmica y Evolutiva de la Universidad de Harvard, aplicaron métodos estadísticos recientemente desarrollados (análisis evolutivo bayesiano) para estimar con precisión el tiempo y las tasas de evolución anatómica durante el surgimiento de los tetrápodos.

El método bayesiano se adaptó a partir de técnicas desarrolladas originalmente en epidemiología para estudiar cómo evolucionan virus como el Covid-19 y solo recientemente se convirtió en una herramienta en paleontología para el estudio de la evolución de las especies.

El estudio también innova al combinar los datos de las huellas fósiles y los fósiles corporales para precisar la época de origen de los tetrápodos. “Normalmente los datos de las huellas aparecen después de los fósiles corporales de sus creadores. En este caso, tenemos huellas de tetrápodos mucho más antiguas que los primeros fósiles corporales por varios millones de años, lo que es extremadamente inusual. Combinando tanto las huellas como los fósiles corporales, pudimos buscar una edad más precisa para el surgimiento de los tetrápodos”, señaló Pierce.

“Pudimos proporcionar una edad muy precisa para el origen de los tetrápodos en aproximadamente 390 millones de años, 15 millones de años más que el fósil de cuerpo de tetrápodos más antiguo”, añadió Simões. Los investigadores también descubrieron que la mayoría de los parientes cercanos de los tetrápodos tenían tasas de evolución anatómica excepcionalmente lentas, lo que sugiere que estaban bastante bien adaptados a su estilo de vida acuático.

“Por otro lado, descubrimos que los linajes evolutivos que condujeron a los primeros tetrápodos se apartaron de ese patrón estable, adquiriendo varios de los principales rasgos adaptativos nuevos a ritmos increíblemente rápidos que se mantuvieron durante aproximadamente 30 millones de años”, apuntó Simões.

Simões y Pierce también ampliaron los enfoques moleculares para estudiar la rapidez con la que evolucionaron diferentes partes del plan corporal de los primeros tetrápodos -como el cráneo, las mandíbulas y las extremidades- y la fuerza de la selección natural que actuó sobre cada una de ellas.

Descubrieron que todas las partes del esqueleto de los tetrápodos estaban sometidas a una fuerte selección direccional para evolucionar nuevos rasgos adaptativos, pero que el cráneo y las mandíbulas se transformaban más rápidamente que el resto del cuerpo, incluidas las extremidades.

“Esto sugiere que los cambios en el cráneo tuvieron un papel más importante en las etapas iniciales de la transición de pez a tetrápodo que los cambios en el resto del esqueleto. La evolución de las extremidades hacia la vida en tierra fue importante, pero sobre todo en una etapa posterior de la evolución de los tetrápodos, cuando se volvieron más terrestres”, señaló Pierce.

“Vemos varias innovaciones anatómicas en su cráneo relacionadas con la alimentación y la obtención de alimentos, lo que permitió una transición de un modo de captura de presas basado en la succión, como el de los peces, a la mordida, como la de los tetrápodos, y un aumento del tamaño y la ubicación de las órbitas. Estos cambios prepararon a los tetrápodos para buscar comida en tierra y para explorar nuevos recursos alimenticios que no estaban disponibles para sus parientes peces”, prosiguió Simões.

Los investigadores también descubrieron que las rápidas tasas de evolución anatómica en el linaje de los tetrápodos no estaban asociadas a rápidas tasas de diversificación de especies. De hecho, había muy pocas especies, tan pocas que tenían una probabilidad muy baja de conservarse en el registro fósil.

Este hallazgo ayuda a responder a un debate actual en la evolución sobre si los nuevos grandes grupos de animales se originaron con tasas rápidas de cambio anatómico y diversificación de especies (la hipótesis clásica). O bien, si primero se produjeron altas tasas de evolución anatómica y solo varios millones de años más tarde aumentaron las tasas de diversificación de las especies (una nueva hipótesis).

“Lo que descubrimos en los últimos dos años es que hay muchos cambios anatómicos durante la construcción de nuevos planes corporales de animales en períodos cortos de tiempo geológico, generando altas tasas de evolución anatómica, como estamos viendo con los primeros tetrápodos”, destacó Simões.

Y añadió que, “en términos de número de especies, permanecieron limitados y en números realmente bajos durante mucho tiempo, y solo después de decenas de millones de años se diversifican realmente y se convierten en un número mayor de especies. Definitivamente hay un desacoplamiento”.

Pierce, por su parte, destaca que el estudio “comienza en el principio de esta historia evolutiva. Hay muchos, muchos más capítulos por venir. Queremos profundizar en lo que ocurrió después del origen de los tetrápodos, cuando empezaron a colonizar la tierra y a diversificarse en nuevos nichos. ¿Cómo influye eso en sus ritmos de evolución anatómica en comparación con la diversificación de las especies en el planeta? Esto es solo el principio. Es el capítulo introductorio del libro”, concluyó.