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

Antes de que las piernas evolucionaran a partir de aletas, el esqueleto axial era -; Incluyendo 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 que incluye a un biólogo de Penn State ha completado una nueva reconstrucción del esqueleto de Tiktaalik, un pez fósil de 375 millones de años que es uno de los parientes más cercanos de los vertebrados con extremidades. La nueva construcción muestra que las costillas del pez probablemente estaban unidas a su pelvis, una innovación que se cree que es importante 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 las vértebras y costillas del pez previamente escondidas debajo de las rocas. procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.

Tiktaalik fue descubierto en 2004, pero se desconocían la mayor parte de su esqueleto. «Estas nuevas exploraciones micro-CT de alta resolución nos muestran las vértebras y costillas de Tiktaalik y nos permiten reconstruir completamente su esqueleto, lo cual es 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 simétricas a lo largo del tronco, los esqueletos axiales de los vertebrados con extremidades muestran diferencias significativas en las vértebras y costillas desde la región de la cabeza hasta la región de la cola. El desarrollo de esta región permitió la realización de funciones especializadas, una de las cuales era la conexión mecánica entre las costillas de la región sacra con la pelvis, lo que permitía que el cuerpo fuera sostenido por las extremidades posteriores.

Las aletas pélvicas de los peces están relacionadas evolutivamente con las extremidades traseras de los tetrápodos -; Vertebrados con 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. Los investigadores explicaron que a medida que la marcha evolucionó, las extremidades traseras y la pelvis se hicieron mucho más grandes y formaron una conexión con la columna como medio para soportar las fuerzas asociadas con el soporte del cuerpo.

«Tiktaalik es fascinante porque nos permite vislumbrar esta importante transición evolutiva», dijo Stewart. «En todo su esqueleto, vemos una combinación de características típicas de los peces y la vida en el agua, así como características que se observan en los animales que viven en la tierra».

La descripción original de Tiktaalik se centraba en la parte frontal del esqueleto. Los fósiles fueron preparados cuidadosamente para eliminar la matriz rocosa 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 pudieron haber sostenido el cuerpo de alguna manera, pero no estaba claro exactamente cómo habrían funcionado. En 2014, también se limpió la matriz y se describió el acuario, que fue descubierto 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 evolucionó la marcha».

Los investigadores explicaron que, a diferencia de nuestras caderas, donde nuestros huesos encajan muy juntos, la conexión entre la pelvis y el esqueleto axial de Tiktaalik era probablemente una conexión de tejido blando hecha de ligamentos.

«Tiktaalik tenía costillas especializadas que estaban conectadas a la pelvis por un ligamento», dijo Stewart. «Es realmente sorprendente. Esta criatura tiene varias 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. Si bien Tiktaalik probablemente no cruzó el tierra, definitivamente estaba haciendo algo nuevo. «Era un pez que probablemente podía sostenerse y empujarse con su aleta trasera».

La nueva reconstrucción esquelética también arroja luz sobre las especializaciones del movimiento de la cabeza en Tiktaalik y nuevos detalles sobre la anatomía de la aleta pélvica del pez.

«Es increíble ver el esqueleto de Tiktaalik con tanto detalle», dijo Neil Shubin, profesor de biología y anatomía de organismos de la Universidad de Chicago y uno de los autores del artículo. «Este estudio allana el camino 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. Limberg, Emily J. Hylan e Isaac Magallanes de la Universidad de Chicago y Edward B. Deschler de la Academia de Ciencias Naturales de la Universidad de Drexel.

El apoyo de la Fundación Brinson, el Departamento 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 Plataforma Continental Polar de Natural Resources Canada; Departamento de Patrimonio y Cultura, Nunavut; los pueblos de Resolute Bay y Grise Fiord en Nunavut; y Iviq Cazadores y tramperos de Grise Fiord.