EVOLUCIÓN: Científicos identifican el origen de los hombros humanos en antiguos peces prehistóricos

Han encontrado una conexión evolutiva entre las gargantas de los peces antiguos y el hombro de los vertebrados

Por Alcides Blanco para Noticias La Insuperable

Los investigadores han descubierto una conexión evolutiva entre las gargantas de los peces antiguos y la articulación del húmero con la clavícula que nos permite alcanzar esa caja que dejamos sobre un estante alto. El hombro de los vertebrados, concluyen, surgió en parte de los arcos branquiales de los peces ancestrales, soportes curvos que rodeaban la garganta.

El análisis, publicado esta semana en la revista científica Nature, ayuda a conciliar dos ideas existentes sobre el origen de los huesos que conectan nuestros brazos con nuestro tronco: los tejidos de la cabeza o los pliegues laterales a lo largo del cuerpo de los peces antiguos. En la nueva imagen, basada en estudios detallados de fósiles de 400 millones de años de antigüedad, a cada uno se le asigna un papel en la evolución de las extremidades emparejadas.

El hombro de los vertebrados, concluyen, surgió en parte de los arcos branquiales de los peces ancestrales

El artículo, «puede ser un paso importante hacia la resolución final de [esta] pregunta de larga data«, dice Shigeru Kuratani, morfólogo evolutivo del Centro RIKEN para la Investigación de Dinámica de Biosistemas en declaraciones recogidas por Elizabeth Pennisi para Science. Hace unos 500 millones de años, los vertebrados eran criaturas marinas sin mandíbulas, con cola pero sin aletas emparejadas, y con numerosos arcos branquiales emparejados. Avancemos 100 millones de años y peces llamados placodermos nadaban en los mares, con mandíbulas y una primitiva “escapular” o cintura pectoral que sostenía un par de aletas delanteras.

Los ictiólogos han sostenido durante mucho tiempo que las mandíbulas surgieron del arco branquial más adelantado de un antepasado. Otro arco branquial finalmente evolucionó hasta convertirse en un hueso de la cabeza llamado hioides. En el siglo XIX, los biólogos sugirieron que la cintura pectoral, que finalmente dio origen al hombro humano, provenía de otros arcos branquiales. Otros argumentaron que las aletas emparejadas, así como sus estructuras de soporte, surgieron de pliegues laterales, aletas de tejido blando que recorrían la longitud del cuerpo de un pez, representando los tejidos del tronco, no de la cabeza. Tiene sentido que los brazos y las piernas se originaran en estos pliegues, pero «la cintura es más compleja ya que tiene vínculos con la cabeza y su musculatura«, dice Martin Brazeau, paleontólogo del Imperial College de Londres. «Cómo se consigue eso es todo un misterio«.

Mientras reflexionaba sobre esto mientras paseaba a su perro, Brazeau consideró las tomografías computarizadas de la caja del cerebro de un placodermo llamado Kolymaspis sibirica, recolectado hace más de 60 años en Siberia. Estaba intrigado por un agujero, o hendidura, en la parte posterior de la cabeza a cada lado de la caja del cráneo, que alguna vez contuvo cartílago. Se preguntó si ese cartílago alguna vez había estado conectado a un arco branquial. Brazeau y sus colegas dieron una nueva mirada a los fósiles de placodermos, incluido un pariente cercano de Kolymaspis llamado Brindabellaspis. Incluso se remontan a dibujos de 1927 del paleozoólogo sueco Erik Helge Osvald Stensiö. Al comparar la posición de la hendidura en Kolymaspis con otras hendiduras en otros fósiles, los investigadores concluyeron que representa el punto más posterior de una serie de puntos de unión que alguna vez vincularon las cajas del cerebro de los vertebrados con sus arcos branquiales.

Los placodermos conocidos tienen como máximo cinco arcos branquiales, otros han evolucionado hasta convertirse en mandíbulas y el hioides, por lo que la cintura pectoral deriva de lo que alguna vez fue el sexto arco branquial, concluye el equipo de Brazeau.

Al principio, la cintura pectoral permitió que los músculos que levantan las branquias abrieran mejor la boca, lo que llevó a la evolución de diversos sistemas de alimentación de peces, dice Brazeau. Más tarde evolucionó para soportar pares de aletas, que según él provienen del tejido del tronco. La hendidura, o el área que alguna vez fue el sexto arco branquial, es un punto de referencia anatómico que separa la cabeza del tejido del tronco, dicen Brazeau y sus colegas. Encontraron el mismo punto de referencia en otro grupo de peces extintos, los osteostracanos sin mandíbula. Estos peces carecen de una cabeza y un hombro distintivos, pero la evidencia fósil de vasos sanguíneos muestra que el sistema circulatorio de la cabeza y el tronco se divide después del sexto arco branquial.

Los estudios de desarrollo en peces vivos también respaldan la idea, dice Brazeau, y muestran que un músculo en esta región llamado cucullaris se desarrolla a partir del tejido de la cabeza.

En los placodermos, cree que el cucullaris probablemente ayudó a controlar la cintura pectoral, sirviendo como el equivalente del músculo trapecio humano, que se extiende desde el cuello, pasando por el hombro y hasta la mitad de la espalda. «Hay algunas pruebas tentadoras en este artículo«, dice William Bemis, morfólogo evolutivo de la Universidad de Cornell. Pero advierte que como “no se conocen los arcos branquiales en ninguno de estos fósiles, todo es hipotético”.

Los estudios embriológicos muestran que el tejido del hombro en muchos vertebrados, incluidos peces y humanos, se desarrolla a partir del mismo tipo de tejido que la cabeza, mientras que la pelvis, los brazos, las manos, las piernas y los pies se desarrollan a partir del tejido del tronco

Rui Diogo, antropólogo biológico de la Universidad de Howard, no tiene dudas. «Es interesante ver un fósil que muestra esto tan claramente, ya que tenemos evidencia de otros campos«, dice. Los estudios embriológicos realizados por él y otros muestran que el tejido del hombro en muchos vertebrados, incluidos peces y humanos, se desarrolla a partir del mismo tipo de tejido que la cabeza, mientras que la pelvis, los brazos, las manos, las piernas y los pies se desarrollan a partir del tejido del tronco, dice. . «De forma independiente, hemos llegado a la misma conclusión y este [fósil] es la evidencia directa más convincente«.