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I+D+I
Así salieron del agua los primeros vertebrados

Los animales se apoyaban en su cola

El pez del fango (Periophthalmus) utilizan su cola para moverse por la superficie del mismo modo que los primeros animales terrestres. / Rob Felt. Georgia Tech.

Hace más de 360 millones de años, los vertebrados poblaban los océanos, ríos y lagos del planeta, incapaces de establecerse en tierra. Para conseguir salir del agua, la cola de estos animales resultó fundamental para moverse por la superficie, especialmente en las pendientes, ya que les permitió impulsarse hacia arriba y no resbalar, mejorando su movilidad lateral. Este es el principal resultado de un estudio estadounidense que arroja luz sobre el origen de la vida terrestre.
Sinc 10 de julio de 2016 Enviar a un amigo
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A los peces del fango (Periophthalmus barbarus) no se les aplica la expresión popular ‘sentirse como pez fuera del agua’. Estos pequeños animales tropicales tienen una cualidad única: pueden vivir en la superficie, en zonas húmedas. Respiran a través de su piel como los anfibios y se mueven por la tierra gracias a su poderosa cola.

Esta habilidad llamó la atención de un grupo de investigadores de EE UU que estudió los movimientos de estos peces, que se mantienen sin apenas evolución, para determinar el papel de esta extremidad en uno de los momentos clave de la vida en la Tierra: la salida de los primeros animales del agua hace 360 millones de años.

Cuando los primeros animales terrestres consiguieron moverse por el barro y la arena, las aletas con las que se desplazaban por el agua les sirvieron para deslizarse por las superficies planas. Pero los autores del trabajo, publicado hoy en Scienceobservaron que la cola de los peces del fango mejoraba además la movilidad lateral y la propulsión hacia arriba en las pendientes. Así, detectaron que cuando alcanzaban la cima de la cuesta, la cola actuaba como un fuerte freno que impedía que los animales se deslizasen hacia abajo.

“La cola es un apéndice que ha recibido relativamente poca atención en los estudios sobre la invasión de la tierra”, asegura a Sinc Ben McInroe, investigador en el Instituto de Tecnología de Georgia (EE UU) y uno de los autores principales.

Para estudiar sus movimientos por la superficie, los científicos crearon un robot –denominado MuddyBot– que imita al pez del fango. Tiene dos extremidades y una potente cola que se mueve gracias a un motor eléctrico. El robot utiliza las técnicas de locomoción de los animales, permitiendo a los expertos detectar el flujo y las condiciones de arrastre.

"El análisis directo del pez proporciona un modelo morfológico y funcional, mientras que el robot simplifica los movimientos del animal y nos permite probar otras técnicas de locomoción. Además, aplicamos un modelo matemático con el que entender las condiciones físicas que han permitido la salida del agua de los animales”, señala McInroe.

Coordinación de todas las extremidades

El equipo de investigación también analizó el registro fósil para confirmar la función de la cola en los primeros vertebrados que salieron del agua. De este modo, detectaron que todas las extremidades fueron cruciales a la hora de mantenerse en la superficie, complementándose para ascender en las pendientes arenosas características de las zonas de playa y marismas.

“La cola proporcionó muchas ventajas de locomoción a los primeros animales terrestres”, asegura a Sinc el científico. Además, los expertos señalan que la vida de estos animales primitivos sería parecida a la del pez del fango, pasando más tiempo dentro que fuera del agua.

Cuando se colocó al robot sobre una superficie con 20 grados de inclinación, no le bastó con aletas para subir la cuesta y recurrieron a su cola en más de la mitad de sus movimientos. Sin embargo, en terrenos llanos, la extremidad apenas interviene. Los expertos admiten que los primeros animales no tendrían un control absoluto sobre sus extremidades, actuando de la misma forma fuera y dentro del agua.

El trabajo revela que la adaptación a la tierra fue un proceso muy lento. "Nadar y andar son técnicas fundamentalmente diferentes y, sin embargo, estos primeros animales tuvieron que hacer la transición”, declara Daniel Goldman, otro de los autores del mismo centro tecnológico.

"Ahora queremos entender cómo la selección natural puede modificar estructuras ya presentes, como la cola, para favorecer la locomoción en un entorno tan diverso”, concluye el experto.

160707_pezfango_cola_GeorgiaTech

La cola de los peces los ayuda a impulsarse en las pendientes. / Georgia Tech.

Referencia bibliográfica:

B. McInroe, H.C. Astley,  P.E. Schiebel, J.M. Rieser,  D.I. Goldman, C. Gong, H. Choset, S.M. Kawano, R.W. Blob. "Tail use improves performance on soft substrates in models of early vertebrate land locomotors". Science7 de julio 2016. Doi: 10.1126

Esta investigación ha sido financiada por la Fundación de Ciencia Nacional de EE UU y la Oficina y Laboratorio de Investigaciones del Ejército norteamericano.


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