El fósil de Tiktaalik revela un paso fundamental en la evolución de la marcha

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 antepasados ​​a sostener sus cuerpos para caminar sobre la tierra. Un equipo de investigación, incluido un biólogo de Penn State, ha completado 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 estén unidas a su pelvis, una innovación considerada crucial para el soporte del cuerpo y 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 vértebras y costillas de 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 importantes de su esqueleto. Estos nuevos escáneres microCT de alta resolución nos muestran las vértebras y costillas de Tiktaalik y nos permiten hacer una reconstrucción completa de su esqueleto, algo vital para comprender cómo se movía por el mundo».

Tom Stewart, profesor asistente de biología en la Facultad de Ciencias Eberly de Penn State y uno de los líderes del equipo de investigación.

A diferencia de la mayoría de los peces, que tienen vértebras y costillas idénticas 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 cola. La evolución de esta regionalización permitió la realización de funciones especializadas, una de las cuales fue la conexión mecánica entre las costillas de la región sacra y la pelvis, que permitía el soporte del cuerpo por las extremidades posteriores.

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. Para 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 como una forma de reforzar las fuerzas relacionadas con el soporte del cuerpo.

«Tiktaalik es notable porque nos da vislumbres de esta importante transición evolutiva», dijo Stewart. “A lo largo de su esqueleto vemos una combinación de características propias de los peces y de la vida en el agua, así como características observadas en los animales que viven en la tierra”.

La descripción original de Tiktaalik se centró en la parte frontal del esqueleto. Los fósiles fueron preparados 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 caderas, donde nuestros huesos encajan estrechamente, la conexión entre la pelvis de Tiktaalik y el esqueleto axial era probablemente una conexión de tejido blando hecha de ligamentos.

«Tiktaalik tenía costillas especializadas que habrían estado conectadas a la pelvis mediante un ligamento», dijo Stewart. «Es realmente sorprendente. Esta criatura tiene tantas características (un gran par de apéndices posteriores, una pelvis grande y una conexión entre la pelvis y el esqueleto axial) que fueron fundamentales para el origen de la marcha. Y aunque Tiktaalik probablemente no caminaba, tierra, definitivamente estaba haciendo algo nuevo. Este era un pez que probablemente podría sostenerse y empujarse con su aleta trasera.

La nueva reconstrucción esquelética también aclara 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 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 quienes exploran 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; los pueblos de Resolute Bay y Grise Fiord de Nunavut; y los cazadores y tramperos Iviq de Grise Fiord.