Una tomografía computarizada del esqueleto de la aleta de Tiktaalik, mostrando sus radios dorsales (amarillo) y ventrales (cian). Crédito:Tom Stewart
Investigación sobre peces fosilizados de finales del período Devónico, hace aproximadamente 375 millones de años, detalla la evolución de las aletas a medida que comenzaron a convertirse en extremidades aptas para caminar en tierra.
El nuevo estudio de paleontólogos de la Universidad de Chicago, publicado esta semana en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias , utiliza una tomografía computarizada para examinar la forma y estructura de los rayos de las aletas mientras aún están encerrados en la roca circundante. Las herramientas de imágenes permitieron a los investigadores construir modelos digitales en 3-D de toda la aleta del pez Tiktaalik roseae y sus parientes en el registro fósil por primera vez. Luego podrían usar estos modelos para inferir cómo funcionaban y cambiaban las aletas a medida que evolucionaban en extremidades.
Gran parte de la investigación sobre las aletas durante esta etapa de transición clave se centra en los grandes, huesos y trozos de cartílago distintos que corresponden a los de la parte superior del brazo, antebrazo, muñeca, y dígitos. Conocido como el "endoesqueleto, "los investigadores rastrean cómo estos huesos cambiaron para convertirse en brazos reconocibles, piernas y dedos en tetrápodos, o criaturas de cuatro patas.
Los delicados rayos y espinas de las aletas de un pez forman un segundo, esqueleto "dérmico" no menos importante, que también estaba experimentando cambios evolutivos en este período. Estas piezas a menudo se pasan por alto porque pueden desmoronarse cuando los animales se fosilizan o porque los preparadores de fósiles las eliminan intencionalmente para revelar los huesos más grandes del endoesqueleto. Los rayos dérmicos forman la mayor parte de la superficie de muchas aletas de peces, pero se perdieron por completo en las primeras criaturas con extremidades.
"Estamos tratando de comprender las tendencias generales y la evolución del esqueleto dérmico antes de que ocurrieran todos esos otros cambios y evolucionaran las extremidades completamente desarrolladas". "dijo Thomas Stewart, Doctor., un investigador postdoctoral que dirigió el nuevo estudio. "Si quieres entender cómo evolucionaron los animales para usar sus aletas en esta parte de la historia, este es un conjunto de datos importante ".
Tiktaalik roseae , un 'fishapod' de 375 millones de años tiene características tanto de peces como de tetrápodos de cuatro patas. En un nuevo estudio, Tom Stewart y Neil Shubin analizaron la estructura de las aletas de Tiktaalik justo antes de la transición a tierra. Crédito:Flick Ford
Ver aletas antiguas en 3-D
Stewart y sus colegas trabajaron con tres peces del Devónico tardío con características primitivas de tetrápodos:Sauripterus taylori, Eusthenopteron foordi y Tiktaalik roseae, que fue descubierto en 2006 por un equipo dirigido por el paleontólogo Neil Shubin de UChicago, Doctor., el autor principal del nuevo estudio. Se creía que Sauripterus y Eusthenopteron eran completamente acuáticos y usaban sus aletas pectorales para nadar, aunque es posible que hayan podido apoyarse en el fondo de lagos y arroyos. Es posible que Tiktaalik haya podido soportar la mayor parte de su peso con sus aletas y quizás incluso las haya usado para aventurarse fuera del agua en viajes cortos a través de bajíos y marismas.
"Al ver toda la aleta de Tiktaalik, obtenemos una imagen más clara de cómo se apoyaba y se movía. La aleta tenía una especie de palma que podía apoyarse en el fondo fangoso de ríos y arroyos, "Dijo Shubin.
Stewart y Shubin trabajaron con los estudiantes de pregrado Ihna Yoo y Justin Lemberg, Doctor., otro investigador en el laboratorio de Shubin, para escanear especímenes de estos fósiles mientras aún estaban encerrados en la roca. Usando software de imágenes, Luego reconstruyeron modelos 3D que les permitieron moverse, Rote y visualice el esqueleto dérmico como si fuera completamente extraído del material circundante.
Tom Stewart sostiene un molde fósil de una aleta de un Sauripterus taylori juvenil, un pez del Devónico tardío con características primitivas de tetrápodos. Crédito:Matt Wood
Los modelos mostraron que los rayos de las aletas de estos animales se simplificaron, y el tamaño total de la red de la aleta era más pequeño que el de sus predecesores más pesqueros. Asombrosamente, también vieron que la parte superior e inferior de las aletas se estaban volviendo asimétricas. Los rayos de las aletas en realidad están formados por pares de huesos. En Eusthenopteron, por ejemplo, el dorsal, o arriba, El rayo de la aleta era un poco más grande y más largo que el ventral, o el de abajo. Los radios dorsales de Tiktaalik eran varias veces más grandes que sus radios ventrales, sugiriendo que tenía músculos que se extendían en la parte inferior de sus aletas, como la base carnosa de la palma, para ayudar a soportar su peso.
"Esto proporciona más información que nos permite comprender cómo un animal como Tiktaalik estaba usando sus aletas en esta transición, "Dijo Stewart." Los animales pasaron de nadar libremente y usar sus aletas para controlar el flujo de agua a su alrededor, a adaptarse a empujar contra la superficie en el fondo del agua ".
Stewart y sus colegas también compararon los esqueletos dérmicos de peces vivos como el esturión y el pez pulmonado para comprender los patrones que estaban viendo en los fósiles. Vieron algunas de las mismas diferencias asimétricas entre la parte superior e inferior de las aletas, sugiriendo que esos cambios jugaron un papel más importante en la evolución de los peces.
"Eso nos da más confianza y otro conjunto de datos para decir que estos patrones son reales, generalizado e importante para los peces, no solo en el registro fósil en lo que respecta a la transición de aleta a extremidad, pero la función de las aletas en general ".
