Capítulo XXVII: A cuatro patas.

Capítulo XXVII: A cuatro patas.

  Un cordial saludo. No, a pesar del título este capítulo no contiene en absoluto ningún contenido picarón, así que aproximadamente el 90 % de los lectores ya pueden ir haciendo clic en otro sitio más adecuado. Eso sí, espero que los que queden estén en un lugar cómodo y dispongan de al menos un poco de tiempo, pues el viaje de hoy nos va a llevar a investigar una pieza fundamental del complejo puzzle de nuestra existencia. Para empezar, le pido que por favor se examine brevemente a si mismo. Podrá comprobar que tiene o al menos debería de tener dos piernas, dos brazos y cinco dedos al final de cada una de estas extremidades (seguramente a estas alturas ya estará familiarizado con estos hechos). Además, para todos nosotros es algo habitual el hecho de desplazarnos sin demasiados problemas de un lado a otro en tierra firme. Ya, pero... ¿Porqué? ¿Porqué cuatro extremidades? ¿Y cinco dedos? ¿Y cómo es que vivimos fuera del agua si luego en realidad dependemos de ella para vivir? Para responder a estas preguntas debemos de viajar atrás en el tiempo, muy muy atrás. Nuestro objetivo, que podemos alcanzar sin problemas gracias a nuestra Máquina del Tiempo Imaginaria, es el periodo Devónico, que se desarrolló en nuestro planeta hace unos 400 millones de años. Como todo se entiende mejor si se puede reflejar en una tabla, aquí les dejo una directamente plagia... copiada de Wikipedia:

Eón	Era	Período	Época	Millones años
Fanerozoico	Cenozoico	Cuaternario	Holoceno (ahora)	0,011784
			Pleistoceno	2,588
		Neógeno	Plioceno	5,332
			Mioceno	23,03
		Paleógeno	Oligoceno	33,9 ±0,1
			Eoceno	55,8 ±0,2
			Paleoceno	65,5 ±0,3
	Mesozoico	Cretáceo		145,5 ±4,0
		Jurásico		199,6 ±0,6
		Triásico		251,0 ±0,4
	Paleozoico	Pérmico		299,0 ±0,8
		Carbonífero	Pensilvaniense	318,1 ±1,3
			Misisipiense	359,2 ±2,5
		==> Devónico <==		416.0 ±2,8
		Silúrico		443,7 ±1,5
		Ordovícico		488,3 ±1,7
		Cámbrico		542,0 ±1,0

  Con nuestro objetivo ya fijado, nos reacomodamos en nuestras respectivas sillas, sillones, bancos, taburetes, lo que sea, que ahora han adquirido la capacidad de viajar en el tiempo, y nos transportamos sin más demora al Devónico. Ya estamos en él. Es la comodidad de los viajes imaginarios, antes de que uno se de siquiera cuenta de que esta saliendo ya ha llegado a su destino.

  Y como además de por el tiempo podemos movernos por el espacio a voluntad, decidimos salir al espacio y orbitar nuestro planeta para observar que aspecto presentan los continentes. Cartografiándolo todo, nos encontramos  con algo similar a esto:

  Como vemos justo al revés que en nuestro mundo actual la mayor parte de las masas terrestres se concentran en el sur, siendo el austral súpercontinente de Gondwana el mayor de todos. Buena parte de él se encuentra sometido a las bajas temperaturas del círculo polar antártico, en contraste con sus regiones más norteñas, cercanas a la calurosa línea del ecuador. También bajo el tórrido sol ecuatorial hallamos las calurosas tierras de Euroamérica, y al norte la isla-continente de Siberia, probablemente esta última con un clima similar al de la Europa actual. Debido al movimiento de las placas tectónicas, que lenta pero inflexiblemente se deslizan sobre el manto terrestre, todas estas masas de tierra van a tender a juntarse, estrechándose poco a poco los dos océanos principales que las separan (el óceano Ural en el norte y océano el Reico en el sur). Finalmente, dominándolo todo con su intenso azúl encontramos el basto e indómito océano Pantalásico, también conocido como Panthalassa, el océano global, que empequeñece al actual Pacífico, y cuyas tormentas, en proporción con su tamaño, son atrozmente violentas (1).

   Las tierras emergidas de nuestro mundo ha sufrido en los últimos tiempos una asombrosa transformación que nada tiene que ver con la geología: han aparecido los primeros árboles, y con ellos, los primeros bosques y selvas. Ello ha sido posible gracias a que las plantas, después del gran logro que supuso para ellas la conquista de la tierra firme mediante el desarrollo de unas raíces que las anclaron al suelo y les permitieron alimentarse de él (junto a un sistema vascular con el cual vencer la gravedad y distribuir los nutrientes por toda su estructura), han "inventado" además la corteza. Gracias a ello pudieron minimizar la perdida de agua y colonizar territorios alejados de las costas o de las riveras de ríos y lagos. Paseando por las tierras devónicas nos encontramos con Wattieza, uno de los primeros árboles aparecidos en en la Tierra y que alcanza unos respetables ocho metros de altura. Sin embargo aún no cuenta con hojas laminadas (la arquetípica hoja plana), con lo cual sus bosques no nos dan demasiada sombra. Una gorra imaginaria nos vendría de perlas mientras paseamos por este extraño escenario.

Bosque devónico formado por Wattieza uno de los primeros árboles en aparecer sobre la Tierra.

  Pero las plantas no están solas. A nuestro alrededor zumba y crepita la vida animal: numerosos (y algunos enormes) artrópodos se pasean a sus anchas por doquier. Husmeando un poco localizamos ácaros, arácnidos, inquietantes escorpiones e incluso los primeros insectos alados. La simbiosis entre insectos y plantas, que hoy continua, comenzó de hecho en estos tiempos. Aunque en el Devónico no existen flores (y de hecho deberá de pasar aún muchísimo tiempo para que evolucionen) las primitivas plantas ya empezaron a depender de los insectos para esparcir sus semillas. 

  Sin embargo es en el mar donde aún se desarrolla el acto principal de la gran aventura de la vida. Nos ponemos el traje de buzo y nos zambullimos en el agua. Allí el filo de los moluscos ha visto nacer entre sus filas al grupo de los amonites, cuyos fósiles se convertirían en nuestra actual época en todo un icono.

Grupo de amonites según Google Images.

 Fósil de Amonite (fotografía tomada apresuradamente por el autor de una de las piezas de su pequeña colección de fósiles).

  Los Euriptéridos (escorpiones marinos), siguieron contando con una fuerte presencia, cazando y asustándonos en medio del rico ecosistema marino de la época.

Escorpión marino, monstruosos artrópodos cazadores que podían llegar hasta los dos metros de longitud. Fuente: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Eurypterus_Paleoart.jpg

 También abundan grandes arrecifes de coral, acogiendo a más criaturas de las que podemos contar.  

 Sin embargo son los peces los auténticos protagonistas. No en vano el Devónico es conocido como "la era de los peces". En efecto asistimos a una enorme diversificación de estos animales, algo sin precedentes hasta la época. Los tiburones alcanzan ya un aspecto totalmente moderno y se instalan cómodamente en su nicho de súperdepredadores, que conservan todavía hoy en día. Aunque eso no significa que no tengan competidores. Algunos otros grupos de peces crecen y desarrollan su potencial de matar hasta convertirse en monstruos de pesadilla. Hablamos por ejemplo del enorme Dunkleosteus, un placodermo, es decir, un pez de cabeza acorazada, la cual se extiende para formar unas de las más terribles mandíbulas que ha creado la evolución de la vida en este planeta. 

 Fósil de Dunkleosteus, donde se aprecia claramente la espectacularidad de la coraza y las mandíbulas. Apenas se han conservado huesos del resto del esqueleto, por lo que estos debían de ser cartilaginosos o muy poco osificados. Las reconstrucciones del animal se basan en restos más completos de otros placodermos. Fotografía tomada en el Museo de Historia Natural de Chicago (Lucas, si lees esto debo de agradecerte el haber hecho esta magnífica foto en su momento).

 Recreación artística del Dunkleosteus. Con una longitud de 6-7 metros, era indiscutiblemente el súperdepredador de la época y se piensa que se alimentaba entre otras cosas de tiburones (algo leí sobre espinas trituradas de escualo encontradas entre los restos de este monstruo, me temo que no recuerdo la fuente...). Estudios recientes han demostrado que la mordedura de sus "cuchillas dentales" fue una de las más poderosas nunca desarrolladas en el mundo animal, comparable a la de dinosaurios o cocodrilos, pudiendo triturar huesos o caparazones a voluntad. 

 Pero no todos los peces de este periodo son criaturas monstruosas, o al menos no tanto. También tenemos a los peces de aletas lobuladas. Puede que su nombre no nos diga gran cosa, sin embargo son nuestros antepasados directos. Aunque por aquel entonces aún nada lo apuntaba, sus robustas aletas pronto iban a servir para algo más que nadar. Sorprendentemente, aún continúa viva una especie de este tipo de peces, el famoso Celacanto, todo un fósil viviente. Si se fijan en sus aletas, verán que no son como las de un pez corriente. Empiezan a ser algo más.

Celacanto siendo importunado por uno de esos buceadores que no pueden evitar querer tocarlo todo, a veces a costa de la integridad de sus dedos.  

 Según la reconstrucción de los hechos con la que actualmente trabajan los investigadores, ocurrió que en algún momento del Devónico uno o probablemente varios grupos de estos peces colonizaron ambientes lacustres así como de aguas marinas someras, que lo cierto es que abundaban en las zonas costeras de los continentes por aquellos tiempos. Sin embargo dichos ecosistemas, a pesar de estar más protegidos de los depredadores (principalmente gracias a la densa vegetación que se acumula en ellos), también presentan un inconveniente importante: en épocas de sequía o cuando bajaba el nivel del mar podían quedarse aislados y disminuir en ellos tanto el nivel del agua como en consecuencia la cantidad de oxígeno disuelto en ella. Y eso era todo un señor problema para los primitivos peces de aletas lobuladas. Sin embargo pronto la evolución encontró para ellos la solución perfecta: reutilizar sus poderosas aletas para encaramarse a rocas, troncos caídos en el agua o lo que fuera, y respirar el abundante oxígeno de la atmósfera. Pronto se especializaron en esta estrategia y sus aletas evolucionaron en consecuencia: desarrollaron nuevos huesos y músculos adquiriendo robustez. Podemos empezar ya a hablar de patas, pero recordemos que la función de las mismas todavía no era caminar sobre la tierra firme (no estaban preparadas aún para ello), de momento solo debían de permitir al animal emerger fuera del agua para aprovechar el oxígeno atmosférico. 


  ¿Y porque fueron cuatro y no más? Todo indica que ese número era un buen compromiso entre simplicidad y eficacia, más hubiera sido innecesario y menos insuficiente.

 Panderichthys fue el eslabón perdido entre uno de aquellos peces pioneros capaces de sacarle ventaja al acceso al aire libre y los primeros tetrápodos (vertebrados terrestres de cuatro patas).

Panderichthys. Imagen extraída de http://www.ex-christadelphians.com/2014/01/why-david-pearces-evidence-for-design_25.html

  En él las aletas ya empiezan a parecerse más a patas.

   Tiktaalik fue un poco más lejos, y en él los rasgos de pez y tetrápodo se funden en uno. Los ojos se sitúan en la parte de arriba, como en los cocodrilos, para de este modo poder mantener bien vigilado el exterior del agua. Las poderosas mandíbulas apuntan a unos hábitos cazadores. Aún carece de cuello, una característica de los animales terrestres que tardará en aparecer.

  

Tiktaalik

 Será Acanthostega quien cruzará "al otro lado" de la evolución y tendrá el honor de ser uno de los primeros tetrápodos de los que podemos hablar. El estudio de sus fósiles revolucionó en su momento todo lo que sabemos sobre este tipo de animales, pues antes se pensaba que primero los peces se arrastraron fuera del agua y luego desarrollaron las patas, habiendo ocurrido en realidad al revés.

 Acanthostega encaramándose para emerger del agua y aprovechar el oxígeno atmosférico (esta imagen fue portada del número de febrero de 2006 de la revista Investigación y Ciencia, en uno de cuyos artículos esta basado este capítulo).

 Las patas de Acanthostega carecían de las articulaciones del tobillo y de la muñeca, debido a lo cual no pudieron sostener nunca su peso sobre la tierra. Como venimos comentando, bastaban para lograr que de algún modo pudiese emerger al aire libre el tiempo necesario para respirar fuera de un agua enrarecida o incluso esconderse de los depredadores. Sus ocho dedos palmeados debían de convertirle en un gran nadador. Sí, ocho dedos y no cinco. Durante mucho tiempo se pensaba que el sistema de cinco dedos se habían desarrollado al principio del proceso de aparición de los tetrápodos y se había mantenido con posterioridad (2), así que cuando los investigadores se percataron de este peculiar detalle en el esqueleto del Acanthostega pensaron que el ejemplar fósil que estudiaban era un caso aberrante, un mutante anómalo. Luego se descubrió el fósil de Turlepeton, otro tretrápodo ancestral, esta vez con seis dedos al final de cada pata. No mucho después las patas de tetrápodos con más de cinco dedos se convirtieron hallazgos habituales. ¿Que ocurría?   Estudios recientes han demostrado que los genes que controlan el desarrollo de patas y dedos son muy maleables. No es difícil manipularlos para desarrollar patas o dedos extras. Así que, a pesar de que las cuatro patas nunca fueron cuestionadas por la evolución (salvo en las serpientes y si me apuran en los cetáceos), si se ensayó con distintas cantidades de dedos. ¿Y porque fueron finalmente cinco los dedos que estuvieron en la base del desarrollo del resto de vertebrados terrestres y que conservamos nosotros hoy en día? Muy simple: era el número perfecto para, colaborando con las futuras articulaciones de muñecas y tobillos, ganar estabilidad y a la vez poder soportar bien el peso. Una sencilla cuestión de mecánica biológica que curiosamente está en el origen del sistema numérico decimal que hoy en día usamos (3). 

 A partir de los sucesores de Acanthostega podemos ya empezar a hablar de anfibios. El primer animal que realmente adquirió la capacidad de caminar o más bien de arrastrarse sobre la tierra, fue el famoso Ichthyostega; famoso porque sus fósiles fueron los primeros de este tipo en encontrarse y han sido muy estudiados, constituyendo todo un referente para los investigadores. Por si el lector se siente intrigado, le diré que en las únicas patas que se han descubierto de este animal, las traseras, aparecen siete dedos (casi da la sensación de que la evolución lanzara los dados con cada una de estas criaturas). 

 Ichthyostega, el primer anfibio en ser descubierto. Parece ser que era extremadamente torpe en tierra, reptando sobre ella como una foca, aunque si bien es cierto que mucho mejor adaptado a este medio que cualquier otro animal anterior. Un oído con características acuáticas así como cola y dedos palmeados adaptados para nadar nos indica que el agua seguía siendo su hábitat principal.

 Podemos resumir todo el proceso con el siguiente cuadro:

  Eusthenopteron fue un pez de aletas lobuladas emparentado con el Celacanto. Podemos observar la evolución de los cráneos, aletas/patas y esqueletos de cada eslabón de la cadena evolutiva. El resultado será la base de todos los vertebrados terrestres que quedarán por existir. Fuente: http://gaianaturales.blogspot.com.es/2010_08_01_archive.html

  Todos los vertebrados terrestres han heredado la estructura ósea de las patas de los primeros tetrápodos ancestrales, con diseños tan diversos como los de un caballo, un ser humano, una ballena o un murciélago. Nótese la recurrencia del sistema de cinco dedos. Fuente: 

http://gaianaturales.blogspot.com.es/2010_08_01_archive.html

  Visto lo visto, la puerta estaba abierta para la conquista de la tierra firme por parte de los vertebrados. Aún quedaban algunos problemas, por supuesto. En primer lugar el plan corporal debía de adaptarse mejor al medio terrestre, con un esqueleto y unas patas más preparados para soportar y mover el peso del animal. Luego estaba el problema de la perdida de agua a través de la piel, una cuestión que las plantas habían resuelto por medio de la corteza pero que los vertebrados terrestres aún tenían pendiente. Finalmente, la reproducción aún estaba atada al agua debido al mismo problema: los huevos necesitaban estar hidratados y fuera del agua se hubieran secado en poco tiempo. Todos estos inconvenientes fueron por supuesto superados por los vertebrados, pero eso ocurrirá en el siguiente periodo: el Carbonífero, una era de exuberantes selvas pobladas por desconcertantes monstruos y mares rebosantes de vida. Todo ello queda pendiente para el siguiente y sin duda emocionante capítulo. Saludos transtemporales a lectores, lectoras y demás criaturas de la red.  


Notas:
  

1).- Cuanto más grande es una masa de agua, mayores diferencias térmicas pueden producirse dentro de ella y por lo tanto más terribles las tormentas que se desatan. En nuestro actual planeta los ciclones del Pacífico no tienen parangón.

2).- De hecho este era uno de los argumentos que esgrimían los defensores del diseño inteligente. Sin embargo nada ni nadie ha guiado a la evolución y esta ha tenido que avanzar del modo más simple y a la vez más aparatoso: a base de prueba y error. Por ello se probaron todas las combinaciones de dedos antes de que se seleccionara la más óptima de todas ellas (cinco dedos).

3).- En efecto, la mayoría de los sistemas numéricos que ha diseñado la humanidad se han fundado en una base decimal o al menos la han incluido como una de las usadas. Contar con los dedos es algo casi tan antiguo como nuestra especie. Fuente: número de la revista National Geographic de Julio de 2014, "Historia de los números", artículo escrito por Guillermo Navarro". 



Bibliografía & Webgrafía:

•  Fuente principal: número de febrero de 2006 de la revista Investigación y Ciencia, "Evolución de los tetrápodos", artículo escrito por Jennifer A. Clark. No, no es lo típico que puedes localizar fácilmente en tu casa o en un quiosco... ¡Pero existe! Incluso se puede, en teoría, acceder a él. Quien quiera ponerse con ello que siga el siguiente link:

http://www.investigacionyciencia.es/investigacion-y-ciencia/numeros/2006/2

•   Acerca de los primitivos árboles:

http://www.nature.com/nature/journal/v446/n7138/abs/nature05705.html

•  Todo lo necesario para ampliar información sobre la evolución de los tetrápodos en esta interesantísima página: 

http://www.ex-christadelphians.com/2014/01/why-david-pearces-evidence-for-design_25.html

•  En general sobre el periodo Devónico el artículo español de la Wikipedia tiene un desarrollo y una claridad sorprendentes, estando (aparentemente) debidamente contrastado con las fuentes adecuadas:

http://es.wikipedia.org/wiki/Dev%C3%B3nico