El origen de los tetrápodos

Uno de los acontecimientos más trascendentales de toda la historia de la vida de nuestro planeta fue cuando los primeros vertebrados emergieron del medio marino y se instalaron en el medio terrestre. Muchos fósiles atestiguan la transición evolutiva desde peces con aletas lobulares a organismos terrestres con cuatro extremidades, que son descritos como tetrápodos y que incluyen a anfibios, reptiles, aves y mamíferos.

Cambio climático y medio ambiente

El proyecto TETRAPODS RISING (Tetrapods rising: Linking changes in mandibular form with function across the fish-tetrapod transition) estudió cómo cambios en la mandíbula inferior durante la principal transición evolutiva desde el medio marino al medio terrestre están relacionados con el comportamiento mecánico y la ecología funcional. Para tal fin se realizaron escáneres tomográficos computarizados de quince cráneos fósiles y de la cabeza de dos peces actuales: la anguila europea (Anguilla anguilla) y el lucio (Esox lucius). En este sentido, se empleó un programa informático de visualización para separar digitalmente tanto la matriz rocosa de los fósiles como el tejido muscular y esquelético de los peces actuales y clasificar e identificar de manera individual huesos y dientes. Además, se desarrollaron nuevas técnicas para crear reconstrucciones tridimensionales de cráneos fósiles dañados. Por otro lado, los investigadores emplearon grabaciones de video en alta velocidad de la anguila y el lucio para modelizar de forma precisa el comportamiento alimentario y, posteriormente, validar los modelos resultantes. La fuerza del mordisco fue medida empleando transductores de fuerza, mientras que la nanorresistencia de mellado o hendidura fue empleada para determinar las propiedades del tejido óseo de la mandíbula inferior. Esta información, junto con las reconstrucciones tridimensionales, fue empleada para generar modelos tridimensionales de elementos finitos (FE) de la mandíbula inferior. Los modelos FE proporcionaron información sobre deformación, tensión y esfuerzo bajo carga, permitiendo a los investigadores comprender y medir el comportamiento mecánico de la mandíbula inferior bajo fuerzas mecánicas durante la masticación. Los resultados de los modelos FE de la mandíbula inferior de los primeros tetrápodos, la anguila, el lucio y el caimán fueron comparados con el fin de responder a preguntas sobre el vínculo entre cambios en la forma de la mandíbula inferior y el comportamiento mecánico. Finalmente, se llevaron a cabo análisis de elementos finitos (FEA) de la mandíbula inferior de los primeros tetrápodos y de los peces y caimanes actuales. Los resultados corroboran la hipótesis de que cambios en la morfología mandibular durante la evolución de los tetrápodos condujo a una mandíbula inferior más robusta, mejor adaptada para morder y masticar. Esto pudo ser debido a que los tetrápodos no necesitaban ya presentar un perfil hidrodinámico una vez que se trasladaron del medio marino al medio terrestre. Además, se descubrió que en la mandíbula inferior de los tetrápodos, la fuerza se distribuía de forma más uniforme que en la de los peces y la energía total de deformación disminuía a lo largo del linaje de los tetrápodos. Esto señala que se invertía una menor fuerza aplicada (es decir, una menor fuerza muscular) para deformar el modelo, lo que sugiere una estructura rígida más eficaz. Los descubrimientos de TETRAPOD RISING establecen el marco de referencia para realizar los FEA en un contexto evolutivo más amplio que el considerado previamente. Además, el proyecto desarrolló nuevas técnicas para la reconstrucción tridimensional de cráneos fósiles. El resultado fue una mejor comprensión de la evolución morfológica y funcional de la mandíbula inferior de los tetrápodos durante la transición desde el medio marino al medio terrestre. El gran conjunto de datos novedosos desarrollado por los socios del proyecto será de gran utilidad para estudios futuros.