El movimiento de animales de la tierra al mar ha ocurrido varias veces en los últimos 250 millones de años, y se ha documentado de muchas maneras diferentes y singulares. Pero ahora, por primera vez, un equipo de investigadores ha creado una visión general que no solo proporciona información sobre la evolución, sino que también puede ayudar a evaluar con mayor precisión el impacto de los humanos en el planeta.
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Los océanos están repletos de tetrápodos (aves, reptiles, mamíferos y anfibios de "cuatro patas") que han hecho una transición reiterada de la tierra al mar, adaptando sus patas en aletas. Las transiciones a menudo se han correlacionado con extinciones masivas, pero las verdaderas razones se conocen solo en parte en base a los fósiles y a través del estudio del clima de la Tierra, por ejemplo.
Se considera que esas transiciones son "ilustraciones canónicas" del proceso evolutivo y, por lo tanto, ideales para el estudio; Los tetrápodos marinos vivos, como las ballenas, las focas, las nutrias y los leones marinos, también tienen un gran impacto ecológico, según Neil P. Kelley y Nicholas D. Pyenson, los dos científicos del Smithsonian que compilaron el nuevo aspecto de estos tetrápodos, que apareció esta semana. en la revista Science .
En lugar de reunir evidencia de un solo campo, la pareja reunió investigaciones de muchas disciplinas, incluidas la paleontología, la biología molecular y la ecología de la conservación, para dar una imagen mucho más amplia de lo que estaba sucediendo cuando los animales pasaron de la tierra al mar durante milenios.
Casi por necesidad, los científicos tienden a trabajar en silos estrechos, por lo que esta investigación ayudará a ampliar sus puntos de vista y potencialmente a un progreso más rápido en la comprensión de la evolución. Saber cómo se adaptaron estas criaturas en los últimos cientos de millones de años, y especialmente cómo han cambiado en la era desde que aparecieron los humanos, podría ayudarnos a ser mejores administradores del planeta.
"Es un resumen único de todo lo que se sabe sobre los diferentes grupos que evolucionaron para regresar al mar", dice Louis L. Jacobs, profesor de ciencias de la tierra y presidente del Instituto para el Estudio de la Tierra. y Man en la Southern Methodist University. El documento lo expone todo de una manera que permite a los científicos hacer comparaciones entre especies, agrega.
"La revisión realmente llega al corazón de la evolución y por qué el estudio de la evolución es importante", dice Sterling Nesbitt, profesor asistente de geociencias en el Instituto Politécnico de Virginia y la Universidad Estatal. Nesbitt se centra en la evolución de los vertebrados, no en los animales marinos, pero dice que el trabajo de los investigadores del Smithsonian lo ayudará a él y a sus alumnos a comprender, por ejemplo, cómo algunos animales terrestres pueden haberse adaptado para poder vivir en los árboles.
La investigación también "proporciona el contexto evolutivo para comprender cómo las especies vivas de depredadores marinos evolucionarán y se adaptarán a la vida en el Antropoceno", dice Kelley, autor principal del artículo e investigador en el departamento de paleobiología del Museo Nacional de Historia Natural. Agrega que a propósito eligió usar el término "Antropoceno" en el documento. Algunos científicos lo usan para describir la era geológica actual, pero también para significar que es un momento en el que los humanos parecen estar jugando un papel dominante en la dirección del planeta.
Durante un período de 300 millones de años, muchos tipos de especies, desde focas hasta mosasaurios, desarrollaron independientemente extremidades anteriores aerodinámicas similares (para nadar) a medida que pasaban de vivir en tierra al océano. (Neil Kelley y Nick Pyenson, NMNH) "No es solo académico imaginar cuál podría ser el destino de estos animales", dice Kelley, y agrega que los depredadores marinos en particular son jugadores ecológicamente importantes. "Podría tener un gran impacto si perdemos estos depredadores", dice.
El documento de Kelley y Pyenson se basa en 147 estudios en su mayoría revisados por pares en una variedad de campos, brindando una rica visión general de algunas de las adaptaciones paralelas que ocurrieron entre varias especies de tetrápodos marinos. Eso es extremadamente tentador, dice Jacobs.
Entre sus muchos hilos, el trabajo destaca una línea de investigación relativamente nueva llamada reconstrucción de pigmentos fósiles, una técnica que brinda a los científicos la capacidad de determinar, a partir de un fósil, el color de la pluma de un pájaro antiguo o de la piel de un reptil prehistórico. La coloración puede proporcionar pistas sobre la forma en que las especies se adaptan a su entorno. Un estudio, por ejemplo, reveló que los antiguos reptiles marinos tenían una coloración oscura, "posiblemente para la regulación de la temperatura o la protección contra la luz ultravioleta", escriben los investigadores.
Los estudios genómicos también están ayudando a reconstruir las razones por las que los animales marinos con diferentes ancestros terrestres parecen haber desarrollado adaptaciones similares cuando se adentraron en el océano, según los autores. Por ejemplo, tanto las ballenas con pico como las focas han evolucionado para tener la capacidad de almacenar mioglobina, una proteína que se une al oxígeno, en sus músculos. Esto le da a los buzos profundos la capacidad de sobrevivir bajo el agua durante largos períodos de tiempo. Antes de la genómica, los científicos no habían podido rastrear esa capacidad similar hasta un nivel molecular, dice Kelley.
Pero ahora, pueden ver que estos diferentes tipos de submarinistas pueden tener los mismos mecanismos celulares. "Hay una profunda conexión evolutiva allí", dice Pyenson, curador de mamíferos marinos fósiles en el Museo de Historia Natural. La pregunta ahora es si las secuencias genéticas pueden estar vinculadas a comportamientos específicos o tipo de cuerpo, o capacidad de respiración, o desarrollo de aletas. "Todavía no lo sabemos, pero podríamos hacerlo en los próximos cinco años más o menos", agrega Kelley.
Separados en el tiempo por más de 50 millones de años, los delfines modernos y los ictiosaurios extintos descendieron de diferentes especies terrestres, pero aún desarrollaron un cuerpo similar a un pez. (Dolphin, NOAA. Ichthyosaur, cortesía de Lindgren et al, Nature Publishing Group) La revisión también reúne varios estudios que muestran el impacto de los humanos en la evolución de los tetrápodos. Los humanos han cazado una variedad de tetrápodos casi hasta la extinción, y la actividad humana parece estar acelerando indirectamente la desaparición de otros. Seis de las siete especies de tortugas marinas están amenazadas. Y el delfín del río Yangtze, que se encuentra solo en ese río en China, fue declarado extinto en 2006 como resultado de accidentes de envío y degradación del hábitat.
Pero algunos tetrápodos han burlado a los humanos. Las ballenas grises, que se pensaba que vivían solo en el Pacífico, se han encontrado recientemente en el Atlántico. "La mejor estimación de cómo llegaron allí es que se están moviendo a través del Ártico", dice Kelley, y señala que el hielo se ha derretido lo suficiente como para permitir un paso en el agua. El registro fósil muestra que las ballenas grises alguna vez vivieron en el Atlántico hace unos 100 millones de años, por lo que su movimiento de regreso puede ser un proceso de recolonización, dice Kelley.
Kelley y Pyenson esperan que su trabajo motive más colaboraciones, por ejemplo, entre paleontólogos, biólogos y conservacionistas, para unir el pasado y el presente, especialmente para observar de cerca a los animales marinos. Los humanos "están teniendo un gran impacto en el futuro", dice Pyenson. La revisión ayuda a responder la pregunta de "¿cuál será el destino de estas especies ecológicamente importantes?"
"Comprender el océano es vital para los humanos en este planeta", dice Jacobs, y señala que juega un papel importante en el ecosistema. Pero agrega que los humanos están cambiando el océano, lo que lleva a un aumento del nivel del mar y al aumento de las temperaturas, así como a cambios en la salinidad y la acidez, todo lo cual estresa a los animales. "No sabemos todas las consecuencias imprevistas de lo que traerán estos cambios físicos".
Una variedad de tetrápodos marinos de la era del Cretácico de casi el final de la "Era de los Reptiles", incluyendo una tortuga marina, un ave marina no voladora temprana, un gran mosasaurio y un elasmosauro de cuello largo. (Ilustraciones de Karen Carr / NMNH)
