Los estudios evolutivos se fortalecen con los aportes de la Anatomía y Embriología comparada. Hoy presento una vez más a mis queridos lectores un interesante artículo que, muestra como la homología de las especies, plantea ciertas claves para explicar el origen de los seres vivos ¿coincidencias? ¿Errores? Pues, leer detenidamente esta publicación tal vez pueda aclarar ciertos elementos que no conocías y que seguro serán de tu interés.
Vídeo 1. Introducción a la temática en estudio. Pertenece a @alexaivytorres y fue grabado utilizando el Programa Debut
La aparición de las extremidades ha sido determinante como carácter adquirido a lo largo del tiempo evolutivo. Estas, le han permitido a las especies cumplir ciertas funciones que hoy permiten su sobrevivencia, y tal como lo decía Charles Darwin (citado por Freeman, 2002, p. 23):
“¿Qué podría ser más curioso que la mano de un hombre, formada para agarrar, la de un topo para cavar, la pierna del caballo, la aleta de la marsopa y el alfa del murciélago, se hubieran construido problemas con el mismo patrón, e incluyendo los mismos huesos y en las mismas posiciones relativas?”
La Homología pudiera considerarse como la descripción exhaustiva de las semejanzas morfológicas entre especies. Esta, nutrida en los estudios de Anatomía y Embriología comparada, como lo mencioné anteriormente expone que el diseño de ciertas estructuras es muy parecido, aun sus funciones no sean las mismas. Al respecto, tal y como lo decía Darwin, es posible que las estructuras morfológicas no hayan aparecido de una manera independiente, sino que obedecen a que existieron en un linaje común.
Las homologías morfológicas-estructurales se nos muestran como resultado de un origen y desarrollo en común. Al respecto podríamos preguntarnos:
Científicos como Cuvier, y otros investigadores anteriores pudieron reconocer que las estructuras homologas en individuos adultos se desarrollan desde el estado embrionario. Esto nos lleva a un solo precepto todas las especies vertebradas evolucionaron de un mismo clado ancestral y lograron diferenciarse por varios procesos adaptativos a sus nichos actuales. Los Biólogos evolutivos actuales, debido a la incorporación de grandes avances en el campo de la genética, han determinado que existe analogía entre ciertas estructuras anatómicas embrionarias y adultas debido a la parecida codificación genética que ocurre en el desarrollo de la especie.
Imagen 1. Alcances de la genética molecular en homología. Imagén de @alexaivytorres capturada con dispositivo Huawei P20 y diagramada en Microsoft Power Point
Sin duda alguna, debemos resaltar el trabajo de Darwin en su viaje por las islas galápagos, pues esa misión exploratoria le permitió observar caracteres dominantes en la flora y fauna del lugar, un Archipiélago con interesantes datos biológicos, que hoy son un hito en este campo del saber. Según él, la prevalecía de formas tan similares proviene de la existencia de un ancestro común, que se diversificó de acuerdo a presiones selectivas del ambiente.
La genética molecular también se ha encargado de estudiar la homología de muchos caracteres evolutivos. Algunas de esas estructuras son las extremidades, que aparecen en diversas formas animales y que abarcan desde las alas de una mosca hasta las patas de un caballo. Los vertebrados terrestres tetrápodos vienen a ser: anfibios, reptiles, aves y mamíferos. Recordemos que los anfibios derivan de los peces tetralobulados, cuyas aletas se convirtieron en patas, lo que les ha permitido desplazarse fuera del agua, aunque aún dependan de ella en sus fases de vida.
Las extremidades como innovación adaptativa fueron determinante en la evolución de muchas especies, e inclusive han llegado a especializarse en otras funciones, que pueden ir, desde cavar en animales de hábito subterráneo, volar en otros con desplazamiento aéreo y aletear o remar en otros acuáticos. Lo cierto es que han sido predominantes para la evolución de la mayoría de los clados evolutivos existentes.
Imagen 2. Homología en extremidades de diversos tetrápodos. Imagén de @alexaivytorres capturada con dispositivo Huawei P20 y diagramada en Microsoft Power Point
¿En qué se asemejan?
Desde los sapos (anfibios) a los mamíferos, el número y la disposición de los huesos en las extremidades es similar, y a ¿qué puede deberse? Pues como ya lo hemos comentado, al ancestro común cuya información genética era similar a la conformación estructural que hoy observamos.
Cómo ya expliqué, este ancestro se corresponde con un pez lobulado del Período Devónico del género Acanthostega. Estos especímenes se caracterizaron por habitar en espacios interacuáticos o lodosos, lo que les llevó a utilizar las extremidades para arrastrarse, tal como lo hacen los peces pulmonados en la actualidad.
Las pruebas biológicas sostienen que las extremidades de los tetrápodos mantienen un plan de formación básica común. Cuando se estudia el plan de formación logra observarse que todas se originan mediante la formación de una yema conformada por células de origen mesodérmico, revestido hacia la punta con un borde ectodérmico conocido como BEA .
Estas células BEA a nivel fisiológico se caracterizan por segregar una molécula que mantiene a las células subyacentes en un estadio de proliferación y crecimiento. Ellas, a su vez se comportan como células en zona de desarrollo, pues son las encargadas de desplegar elementos específicos de las extremidades, tales como los músculos, huesos y tejido conjuntivo. Esta zona, crece hacia afuera o exterior y va a definir el eje longitudinal de la extremidad que esté en desarrollo.
Diagrama 1. Crecimiento de la yema de una extremidad. Imagén de @alexaivytorres. Esquematizada en Microsoft Power Point
La genética apunta hacia la idea de que los genes son los responsables de la homología estructural de las extremidades en tetrápodos. Los genes involucrados sería aquellos que dirigen los ejes de estas estructuras como: gen Shh (eje anteroposterior) Fgf-2 (eje próximo distal) y Wnt7a (establece el eje dorso ventral). Sin embargo, al parecer los genes del complejo HOX podrían ser los responsables de que, a diferencia de los peces tetralobulados que sólo tienen aletas, las manos y pies se mantengan presentes en los vertebrados terrestres.
Para los artrópodos adquirir este carácter ha sido determinante en su supervivencia. Esta adaptación estrella es la responsable de su diversificación dentro del grupo. Estas se pueden clasificar en segmentos cabeza, tórax o abdomen y son empleados para la locomoción, además de las funciones de respiración, alimentación y lucha.
Imagen 3. Extremidades en artrópodos. Imagén de @alexaivytorres capturada con dispositivo Huawei P20 y diagramada en Microsoft Power Point
Las investigaciones en Drosophila melanogaster han dado a conocer tres genes implicados en la formación de las extremidades de los artópodos:
- Gen wingless (wg): es el responsable de la construcción de una extremidad.
- Gen distal-less (Dll): extiende el primordio de la extremidad.
- Genes HOX : decide qué tipo de extremidad va a desarrollarse.
Se puede observar entonces que, son los genes los responsables de la formación y dirección del crecimiento de las extremidades en los artrópodos.
Imagen 4. Clasificación de las extremidades. Imagén de @alexaivytorres capturada con dispositivo Huawei P20 y diagramada en Microsoft Power Point
La Homología se encarga de estudiar esas semejanzas estructurales entre las especies, que aunque a veces no cumplen la misma función, manifiestan un mismo patrón de crecimiento y morfología. El estudio genético profundo ha llevado a considerar a diversos genes como los responsables de la aparición de estas estructuras en tetrápodos que derivaron de peces lobulados, otorgando bastante responsabilidad a los genes HOX, quienes al parecer son los que han dado paso a la diversificación. Las extremidades en artrópodos han sido determinantes en su radiación adaptativa, y su permanencia en la mayoría de las eras geológicas. El estudio en la mosca de la fruta ha logrado determinar la causa genética que permite la aparición de tales estructuras.
Imagen 5. Consideraciones finales. Imagén de @alexaivytorres capturada con dispositivo Huawei P20 y diagramada en Microsoft Power Point
Referencias
Freeman, S.; Herron, J. (2002). Análisis Evolutivo. Prentice Hall: Madrid
IMÁGENES
Todas las imágenes pertenecen a @alexaivytorres. Capturadas con Dispositivo Móvil Huawei P20 y editadas en Microsoft Power Point.
Los separadores y portada fueron diagramados en Microsoft Power Point.
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Hola @alexaivytorres, tu aporte me parece muy interesante, no tenía conocimiento de este concepto, en general siempre me ha llamado la atención las ciencias relacionadas con el proceso evolutivo, tales como la Arqueología y Antropología, ahora con tus publicaciones me doy cuenta de que la Biología da cuenta de saberes de gran interés más allá de los que aprendemos en bachillerato. Lo interesante de los procesos evolutivos es que son lentos y para observarse los cambios se deben precisamente acudir a la comparación de fósiles con la especie que se piensa ha derivado de éste en la actualidad, de hecho, hay muchas áreas científicas que se vinculan para develar estos misterios. Creo que todos nos sentimos atraídos de cierta forma por temas como los que planteas por la perspectiva evolutiva inherente a los mismos, adicionalmente el proceso comparativo en el ámbito científico es crucial para la precisión de los aspectos coincidentes o no en es estudio de diversos fenómenos. Me pareció muy amena y educativa tu publicación, aprendí algo nuevo que desconocía, saludos fraternos y éxitos!!
Así es amiga, es un tema que emociona hasta a los niños... Cuando salgo a buscar fósiles tienes que ver la emoción en mi rostro y el de mis acompañantes, podemos pasar días llenos de polvo y con hambre pero muy felices. Hemos encontrado mensajes en cada uno de ellos! Tal como lo planteas la evolución es lenta y progresiva, y tarda años para que podamos observar alguna adaptación a menos que sea originada por un proceso macro evolutivo. La tierra, nuestra GAIA, tiene miles de mensajes que aún no entendemos y esa es mi pasión. La vida desde la Biología es hermosa, es equilibrada y busca su ritmo. Comparar las especies es fundamental y siempre lo aplico en mis horas de clase pues también estimula los procesos del pensamiento. Una especie con caracteres morfológicos distintos a otra, pero con el mismo fin, mantener la sobrevivencia y dejar su legado genético... Gracias por ese comentario tan tan valioso! Nos seguimos leyendo Doctora
Saludos mi estimada @alexaivytorres, has tocado un tema de gran importancia en el mundo de la evolución, púes las extremidades son parte fundamental para el ser vivo. ¡Y sabes!, comparto abiertamente tu reflexión sobre la evolución del ser humano, es triste, que como seres "racionales" no seamos capaces de trabajar en función de nuestra sobrevivencia, pareciera que nos empeñamos en desaparecer del planeta. Pero lo más triste, es observar como somos capaces de destruir todo lo que nos rodea, con la intención de "generar avances tecnológicos".
Así es, y en esa destrucción nos volvimos más vulnerables. Analicemos esto amiga, nuestras crías son las mas indefensas de la historia incluso. Si reflexionamos sobre esta situación, podríamos decir que nacen sin ver, sin poder caminar, sin alimentarse por sí sólo hasta más de un año de edad. Pasan los años y aún los mantenemos a veces hasta adultos, y podemos ver que, sobre todo estas ultimas generaciones entran en caos si en su cotidianidad falta agua, luz o internet. Para qué nos hicimos plantígrados? si ya no queremos caminar y mucho menos llevar sol. Inventamos cualquier cosa que nos haga la vida más sencilla, un ascensor, una cafetera que se encienda desde el celular. Ante una desgracia mundial, somos incapaces de cazar un animal rastrero cualquiera;, nos inventamos diferentes formas de alimentos, controlamos hasta la manera en la que nacen nuestros hijos. A veces pienso que la tecnología nos llevara a la involución de estructuras, donde lo único necesario será la computadora y nuestro cerebro, pues puede ya no sea ni siquiera necesario mover nuestras manos, porque la máquina leerá nuestra mente. Sigamos en contacto y gracias por esa reflexión... Un gran abrazo y la Bendición a mi Miranda Favorita
De mucha reflexión tu artículo mi estimada @alexaivytorres, ya que toda la evolución de las extremidades de muchas especies van en razón a sus usos y necesidades. Es cierto que al pasar del tiempo el hombre primitivo evolucionó de una vida rústica y silvestre donde sus necesidades van en variación, actualmente a mi parecer la especie humana se encuentra en el punto máximo de la curva, donde podemos evolucionar respecto a las extremidades buscando acoplarlas a sus necesidades de innovación y avance tecnológico , solo bastaría estudiar los posibles cambios que ocurrirían en nuestras extremidades para adaptarnos al medio tecnológico que nos depara para el futuro.
Lo que sí podría parecer difícil es evolucionar nuestras extremidades a la forma de nuestros antepasados para adaptarnos a un medio más primitivo donde tengamos que buscar alimentos como ellos lo hacían.
Mis felicitaciones mi estimada amiga por este artículo que me ha servido para reflexionar diferentes asuntos sobre lo que nos espera a los humanos en nuestra evolución en lo que a nuestras extremidades se refiere. Saludos y nos seguimos leyendo.
Muy interesante aporte y reflexión... Sin embargo esos cambios que tal vez puedas plantear sucederán a largo plazo. Te comento que de alguna manera como especie ya tenemos cambios gracias a la presencia de la tecnología y en mi experiencia creo que nos ha desfavorecido en lo concerniente a ciertos aspectos. A mi parecer hacernos tan dependientes de lo tecnológico nos ha limitado como especies y nos desligó de nuestras capacidades, para asumir la de adaptar al ambiente a nuestras necesidades al contrario que lo hace el resto de las especies. Esta situación nos ha dejado sin nicho ecológico incluso. Si bien es cierto los avances nos han ayudado a tener un mejor nivel de vida, pero calidad de vida? Esa no existe pues el fin sigue siendo el mismo : la muerte, Así la prolonguemos... Si hablamos de los cambios morfológicos que pudieran derivarse también es algo controversial, pues adaptamos nuestro cuerpo a una locomoción bípeda y eso cambió toda nuestra estructura ósea inmediata como columna y foramen mágnum. Perdimos la cola y nuestros dedos sin oponibles para agarrar. Que cambios pudiesen generarse? Ojos más grandes? Dedos más loables o en mayor número... Piernas? Atrofiadas? Creo que la presencia de la tecnología nos ha atrofiado en mucho de ellos más bien. Eramos nómadas, ahora solo queremos estar sentados en un cuarto con aire acondicionado... Nos gusta comprar todo casi listo, son pocos los obreros que usan sus manos.. Entonces a estas alturas de mi vida y en lo personal no se si nuestro futuro evolutivo será bueno o malo... Un abrazo Ingeniero
Claro que si @amestyj algunos tetrapodos son dispersadores de semillas y muy importantes para el equilibrio del ecosistema. De alguna manera la evolución ha permitido esas relaciones coevolutivas. Las extremidades son imprescindibles en las especies que la poseen una vez que apareció el carácter, pues les ha permitido superar muchas barreras selectivas... Gracias por leerme y su aporte... Saludos
¡Felicitaciones!
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Thanks
Muy buen publicación @alexaivytorres. Al inicio de la carrera vi anatomía comparada y en realidad no me gustaba mucho porque disecábamos animales para "comparar" con el hombre las funciones y los órganos. No obstante, es parte vital para comprender los cambios evolutivos y las diferencias que existen entre hombres y animales, que permiten que unos puedan realizar actividades distintas con extremidades similares. Un gusto leerte!
Gracias por leerme.. En efecto es clave para entender porque somos así actualmente... Un abrazo
Te felicito por tan completo artículo, hay cosas que enriquecen nuestra blockchain de manera superlativa...esta es una de ellas..!
Gracias Marco, que honor que alguien con tu experiencia me diga esas palabras... Se hace el mejor esfuerzo para generar un buen aporte! Gracias mi querido Fermionico
Hola @alexaivytorres, excelente aporte, tampoco tenía conocimiento de este concepto de homología, concepto que nos has descrito muy bien, es interesante ver como en diversas especies existen similitudes solo con algunas modificaciones, en el caso de las extremidades creo que es lo que mejor identifica nuestra adaptación a las condiciones del medio, lo que pone de manifiesto la relación de este con la evolución. Excelente información amiga, mis saludos!
gracias Emilio, efectivamente la Homología te permite comparar esas estructuras, que en esta caso especial, son las extremidades y analizar sus similitudes, que se mantienen en el tiempo, aun no se usen de la misma manera. En el caso del hombre, varían de una manera gigantesca, gracias al bipedismo, sin embargo los elementos básicos de la estructura ósea se mantienen. La vida y sus misterios, que nos enamoran cada día... Gracias por visitarme.. saludos