¿Qué hace que un mamífero sea un mamífero?

Eva Maria · 19 octubre, 2018
Un nuevo estudio establece cómo la columna vertebral de los mamíferos marca la diferencia respecto a los reptiles y ayuda a entender qué hace que un mamífero sea un mamífero

Los mamíferos somos únicos en muchos sentidos. Somos de sangre caliente y ágiles en comparación con nuestros parientes reptiles, pero todavía hay otra diferencia. Las investigadoras Stephanie Pierce y Katrina Jones, de la Universidad de Harvard, sugieren que los mamíferos somos únicos en una forma más: la composición de nuestra columna. La investigación ha sido publicada en la revista Science .

Según Pierce, la columna vertebral de los mamíferos es básicamente como una serie de cuentas en una cuerda, y cada cuenta representa un solo hueso, una vértebra. “En la mayoría de los animales de cuatro patas, como las lagartijas, las vértebras se ven y funcionan igual”, comenta la investigadora.

Sin embargo, las espinas dorsales de los mamíferos son diferentes. Las diferentes secciones o regiones de la columna vertebral, como el cuello, el tórax y la parte inferior de la espalda adoptan formas muy diferentes. Funcionan por separado y, por lo tanto, pueden adaptarse a diferentes formas de vida, como correr, volar, cavar o escalar.

Mamíferos: columnas especializadas

Si bien las espinas dorsales de los mamíferos están especializadas, se creía que las regiones que las subyacen son antiguas y se remontan a los primeros animales terrestres. Se creía que los mamíferos aprovecharon al máximo los planos anatómicos existentes. Sin embargo, el nuevo estudio está desafiando esta idea al analizar el registro fósil.

“No hay animales vivos hoy en día que registren la transición de un antepasado ‘parecido a un lagarto’ a un mamífero”, dice Jones. Dice que para hacer eso es necesario sumergirse el registro fósil y mirar a los extintos precursores de los mamíferos, los sinápsidos no mamíferos. Los sinápsidos no mamíferos son la clave para comprender el origen de las características específicas de los mamíferos, incluida la columna vertebral.

Edaphosaurus
Fuente: Museo de Zoología Comparada de la Universidad de Harvard.

Reconstrucción de Edaphosaurus, un ancestro mamífero primitivo; sus largas espinas forman una vela sobre su espalda.

Pero estudiar fósiles no es fácil. Dice Jones al respecto que los fósiles son escasos, y que encontrar animales extintos con más de 25 vértebras en su lugar es increíblemente raro. Para abordar este problema los investigadores reunieron colecciones de museos en todo el mundo para estudiar los fósiles de animales mejor conservados que vivieron hace unos 320 millones de años.

Un cambio temprano en las columnas vertebrales de los mamíferos fue un primer paso importante en su evolución. Con el tiempo, los cambios en la columna vertebral permitieron que los mamíferos se convirtieran en las innumerables especies que conocemos hoy.

Evolución de la columna vertebral en los mamíferos

El equipo de investigación examinó columnas vertebrales fósiles, así como más de 1 000 vértebras de animales vivos, incluidos ratones, caimanes, lagartos y anfibios. Querían averiguar si las regiones vertebrales de los mamíferos eran tan antiguas como se pensaba, o si los mamíferos estaban haciendo algo único.

“Si las regiones vertebrales hubieran permanecido sin cambios a lo largo de la evolución, como se hipotetizó, esperaríamos ver las mismas regiones en los sinápsidos no mamíferos que vemos hoy en los mamíferos”, dice Pierce. Pero ese no parece ser el caso.

Cuando los investigadores compararon la posición y la forma de las vértebras encontraron algo sorprendente. La columna vertebral había ganado nuevas regiones durante la evolución de los mamíferos. Los primeros sinápsidos no mamíferos tenían menos regiones que los mamíferos vivos.

Sinápsidos

Hace unos 250 millones de años una nueva región evolucionó cerca de los hombros y las patas delanteras. También empezaron a aparecer cambios dramáticos en las extremidades anteriores de animales conocidos como péptidos no mamíferos.

Los científicos creen que estos acontecimientos simultáneos probablemente ocurrieron en conjunción con los cambios en cómo las criaturas caminaban y corrían.

Los investigadores creen que hay algún tipo de conversación cruzada durante el desarrollo entre los tejidos que forman las vértebras y el omóplato. Asimismo, creen que esta interacción resultó en la adición de una región cerca del hombro a medida que las extremidades anteriores de nuestros antepasados ​​evolucionaron para adquirir nuevas formas y funciones.

Más tarde, una región emergió cerca de la pelvis. Según los investigadores, es esta última región, la región lumbar sin bordes, la que parece poder adaptarse mejor a los diferentes entornos.

El paso final en la construcción de la columna vertebral de los mamíferos puede estar relacionado con cambios en los genes Hox, importantes para las regiones de la columna vertebral al principio de su desarrollo.

En este sentido, los investigadores han podido establecer conexiones entre los cambios en los esqueletos de animales e ideas extintas en la biología y genética del desarrollo moderno. “Este enfoque combinado nos ayuda a comprender qué hace que un mamífero sea un mamífero”, concluye Jones.

Jones, K., Angielczyk, K., Polly, P., Head, J., Fernandez, V., y Lungmus, J. et al. (2018). Fossils reveal the complex evolutionary history of the mammalian regionalized spine. Science361(6408), 1249-1252. doi: 10.1126/science.aar3126