Antes de la evolución de las patas a partir de las aletas, el esqueleto axial (incluidos los huesos de la cabeza, el cuello, la espalda y las costillas) ya estaba experimentando cambios que eventualmente ayudarían a nuestros ancestros a sostener sus cuerpos para caminar sobre la tierra. Un equipo de investigación que incluye a un biólogo de Penn State completó una nueva reconstrucción del esqueleto de Tiktaalik, el pez fósil de 375 millones de años de antigüedad que es uno de los parientes más cercanos de los vertebrados con extremidades. La nueva reconstrucción muestra que las costillas del pez probablemente estaban unidas a su pelvis, una innovación que se cree que es crucial para sostener el cuerpo y para la eventual evolución de la marcha.
El 2 de abril apareció en la revista un artículo que describe la nueva reconstrucción, que utilizó tomografía microcomputada (micro-CT) para escanear el fósil y revelar las vértebras y costillas del pez que previamente estaban ocultas debajo de la roca. procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.
«Tiktaalik fue descubierto en 2004, pero se desconocían partes clave de su esqueleto», dijo Tom Stewart, profesor asistente de biología en la Facultad de Ciencias Eberly de Penn State y uno de los líderes del equipo de investigación. «Estas nuevas exploraciones micro-CT de alta resolución nos muestran las vértebras y costillas de Tiktaalik y nos permiten hacer una reconstrucción completa de su esqueleto, lo cual es vital para comprender cómo se movía por el mundo».
A diferencia de la mayoría de los peces, que tienen vértebras y costillas iguales a lo largo del tronco, los esqueletos axiales de los vertebrados con extremidades muestran diferencias dramáticas en las vértebras y costillas desde la región de la cabeza hasta la región de la cola. La evolución de esta regionalización permitió la realización de funciones especializadas, una de las cuales era un vínculo mecánico entre las costillas de la región sacra con la pelvis que permitía el soporte del cuerpo por las extremidades traseras.
Las aletas pélvicas de los peces están relacionadas evolutivamente con las extremidades traseras de los tetrápodos, vertebrados de cuatro extremidades, incluidos los humanos. En los peces, las aletas pélvicas y los huesos de la cintura pélvica son relativamente pequeños y flotan libremente en el cuerpo. Durante la evolución de la marcha, explicaron los investigadores, las extremidades traseras y la pelvis se hicieron mucho más grandes y formaron una conexión con la columna vertebral como una forma de reforzar las fuerzas relacionadas con el soporte del cuerpo.
«Tiktaalik es extraordinario porque nos da una idea de esta importante transición evolutiva», dijo Stewart. «En todo su esqueleto, vemos una combinación de rasgos típicos de los peces y la vida en el agua, así como rasgos que se observan en los animales terrestres».
La descripción original de Tiktaalik se centró en la parte frontal del esqueleto. Los fósiles se prepararon meticulosamente para eliminar la matriz de roca circundante y exponer el cráneo, la cintura escapular y las aletas pectorales. Las costillas en esta área eran grandes y estaban expandidas, lo que sugiere que podrían haber sostenido el cuerpo de alguna manera, pero no estaba claro exactamente cómo habrían funcionado. En 2014, también se limpió de matriz y se describió la pelvis del pez, descubierta en el mismo lugar que el resto del esqueleto.
«A partir de estudios anteriores, sabíamos que la pelvis era grande y teníamos la sensación de que las aletas traseras también lo eran, pero hasta ahora no podíamos decir si la pelvis interactuaba con el esqueleto axial o cómo», dijo Stewart. «Esta reconstrucción muestra, por primera vez, cómo encaja todo y nos da pistas sobre cómo pudo haber evolucionado la marcha».
Los investigadores explicaron que, a diferencia de nuestras propias caderas, donde nuestros huesos encajan estrechamente, la conexión entre la pelvis y el esqueleto axial de Tiktaalik era probablemente una conexión de tejido blando hecha de ligamentos.
«Tiktaalik tenía costillas especializadas que se habrían conectado a la pelvis mediante un ligamento», dijo Stewart. «Es realmente sorprendente. Esta criatura tiene tantos rasgos (un gran par de apéndices posteriores, una pelvis grande y una conexión entre la pelvis y el esqueleto axial) que fueron clave para el origen de la marcha. Y aunque Tiktaalik probablemente no estaba caminando a través tierra, definitivamente estaba haciendo algo nuevo. Este era un pez que probablemente podría sostenerse y empujarse con su aleta trasera».
La nueva reconstrucción del esqueleto también arroja luz sobre las especializaciones para la movilidad de la cabeza en Tiktaalik y nuevos detalles de la anatomía de la aleta pélvica del pez.
«Es increíble ver el esqueleto de Tiktaalik capturado con tanto detalle», dijo Neil Shubin, Profesor de Servicio Distinguido Robert R. Bensley de Biología y Anatomía Organismal en la Universidad de Chicago y uno de los autores del artículo. «Este estudio sienta las bases para otros que exploren cómo el animal se movía e interactuaba con su entorno hace 375 millones de años».
Además de Stewart y Shubin, el equipo de investigación incluye a Justin B. Lemberg, Emily J. Hillan e Isaac Magallanes de la Universidad de Chicago, y Edward B. Daeschler de la Academia de Ciencias Naturales de la Universidad de Drexel.
El apoyo de la Fundación Brinson, la División de Ciencias Biológicas de la Universidad de Chicago, un donante anónimo de la Academia de Ciencias Naturales de la Universidad de Drexel y la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. financiaron esta investigación. El trabajo de campo fue posible gracias al Proyecto de Recursos Naturales de la Plataforma Continental Polar, Canadá; el Departamento de Patrimonio y Cultura de Nunavut; las aldeas de Resolute Bay y Grise Fiord de Nunavut; y los cazadores y tramperos Iviq de Grise Fiord.
