Vol: paradigma de salts evolutius
2010/11/01 Alberdi Estibaritz, Antton - Biologia-ikaslea Iturria: Elhuyar aldizkaria
L'evolució no és força sinó procés.
L'evolució no és causa sinó llei.
John Morley (1838-1923). Polític i periodista anglès.
En l'evolució de la vida, diversos grups d'animals han aconseguit volar activament. Els insectes primer, els pterosaurios, després els ocells i finalment les ratapinyades, per separat, han aconseguit aixecar els peus de la terra i mirar al món des d'una altra perspectiva, és a dir, afegir a les seves vides una tercera dimensió desconeguda.
Pocs salts evolutius han tingut tanta influència com la capacitat de volar, que suposa un canvi vertiginós en l'evolució d'un llinatge. Aquesta nova capacitat incorpora la clau del pany de nombroses portes i permet als animals accedir a nous corredors ecològics fins llavors desconeguts. No hi ha més que veure l'èxit evolutiu dels animals voladors: Es coneixen 1.100 espècies de ratapinyades (20% dels mamífers), 10.000 espècies d'ocells (55% dels sauropsides) i 950.000 espècies d'insectes (81% dels artròpodes).
Es tracta d'un tema que s'ha discutit des de fa temps sobre com i per què es va desenvolupar la capacitat de volar i que sempre ha estat un dels debats més apassionants sobre l'evolució. I és que el vol és el paradigma dels assoliments evolutius, l'assoliment que estableix les bases d'un nou llinatge evolutiu, davant el qual val la pena deixar volar la imaginació. Tornem i comencem el viatge sobre l'evolució del vol, les hipòtesis d'evolució i els models de vol.
Volar, per què, per a què?
El somni de l'home de volar sempre es reflecteix en la llegenda d'Ikaro i Dèdal. No obstant això, poques vegades coincideixen la llegenda d'Ícar amb l'evolució de la capacitat de vol. Una sola raó principal és la de diferenciar radicalment totes dues històries --mitològica i natural-: les ales construïdes per pare i fill amb l'objectiu de fugir de Creta, mentre que l'evolució les ha creat sense cap objectiu ni destinació.
Buscar coses en l'evolució és un treball inútil, perquè l'evolució no té capacitat de mirar al futur. L'evolució incideix en moments i llocs determinats; la selecció natural --principal motor de l'evolucioni- prefereix els exemplars millor adaptats a moments i llocs determinats. Els qui són capaços de sobreviure en determinades condicions i de tenir més descendents són els qui escriuen història evolutiva.
La teoria de l'evolució va ser presentada per Charles Darwin i Alfred Wallace en 1858. Les noves idees dels dos naturalistes van ser tan incòmodes com una gota d'oli abocada en un recipient amb aigua entre els gremioides de l'època. Les idees eren absolutament revolucionàries i, encara que van ser acceptades per varis, a molts els va resultar difícil deixar de costat una mentalitat estàtica i ordenada i assumir una visió d'un món en constant canvi.
Un dels combatents de les idees de Darwin va ser el naturalista britànic George Mivart. Segons Mivart, encara que la selecció natural podia explicar l'abundància o conservació de les espècies, no podia aclarir com apareixien noves espècies o característiques. Mivart, com molts altres, no podia entendre quins avantatges podien oferir a un animal un quart d'ull, una mitja cua o uns diminuts ales.
Darwin va haver de fer front a aquest dilema i, a partir de llavors, va trobar una resposta interessant que es convertiria en la fita de l'ortodòxia de l'evolució: la necessitat de descartar el concepte de continuïtat funcional. És a dir, que les característiques no tenen per què complir la mateixa funció en totes les generacions. És capaç un ocell de volar amb el 10% de les ales? No, clar. Però, qui diu que aquestes deu ales tenien una funció de volar des del principi?
XIX. Aquest concepte va cobrar força a la fi del segle XX. Se'l va denominar preadaptación, però a causa de la connotació finalista que pot tenir el seu nom, els paleontòlegs Stephen Jay Gould i Elisabeth Vrba van crear el concepte d'exaptación a principis dels anys 80. El fenomen denominat exaptación consisteix a donar un nou ús a una característica adaptada per la selecció natural per a una funció determinada. Avui dia és difícil entendre l'evolució de la capacitat de vol sense l'aportació de Darwin, Gould i Vrba.
Hipòtesis evolutives
Totes les teories de la capacitat de volar es basen en l'exaptación, és a dir, es considera que els protons, en lloc de ser per a volar, s'utilitzaven inicialment per a una cosa diferent. No és clar per a què s'utilitzaven les ales abans de volar. S'han plantejat diverses hipòtesis ja que no existeix una única hipòtesi que serveixi per a explicar l'evolució de tots els grups animals.
Hipòtesi del depredador
Les ales es desenvoluparien per a la captura de petites preses, segons aquesta hipòtesi. Com més grans siguin les ales, més menjar tindria l'animal.
Hipòtesi del planador
Segons aquesta hipòtesi, els animals voladors procedien dels avantpassats planadors. De fet, com més llargues i amples siguin les ales, major és la capacitat de planejament. En l'actualitat existeixen rèptils i mamífers que no volen activament però que són capaços de realitzar llargs vols de planejament, com els llangardaixos i colugas del gènere Draco.
Hipòtesi del cursor
Segons aquesta hipòtesi, les ales només servien per a ajudar a mantenir l'equilibri durant la carrera i per a fer salts més llargs. Les ales petites milloren l'eficiència de carrera, tal com ho han demostrat en un estudi realitzat amb chites de diferents espècies. Els alevins serien, entre altres coses, unes característiques beneficioses per a la caça o la fugida.
Models del Sud
Tots els animals que volen comparteixen una característica: ser ales. Les ales dels insectes procedeixen d'uns apèndixs de l'esquelet exterior, que difereixen notablement de la resta. No obstant això, les ales de pterosaurios, ocells i ratapinyades presenten majors similituds entre si. No obstant això, no són elements homòlegs, és a dir, no tenen el mateix origen. Els tres models sud-meridionals tenen similituds degudes a limitacions imposades per la filogènia (com els ossos que formen el braç) i la biomecànica del vol (bases físiques per al vol), però és evident que cadascun ha seguit el seu camí, ja que han sorgit diferents models funcionals.
Model de pterosaurios
Els pterosaurios van ser els primers vertebrats que van aconseguir la capacitat de volar i els animals voladors més grans de la Terra. Els reis de l'aire van romandre durant més de 140 milions d'anys, fins que fa 65 milions d'anys van desaparèixer al costat de la majoria dels dinosaures (excepte ocells). Es creu que el model de vol dels pterosaurios va sorgir d'un corredor d'arcoauros, ja que no es coneixen avantpassats planadors dels pterosaurios.
Model d'ocells
El grup d'ocells ha tingut el major èxit entre els vertebrats voladors. Com ja s'ha comentat, diversos estudis han revelat que alguns ocells joves que no tenen les ales totalment formades utilitzen les ales per a córrer. A més, els fòssils han demostrat que els ocells són descendents dels dinosaures bípedes. Per tant, és possible que les ales, abans de ser estructures vàlides per a volar, siguin estructures auxiliars per a córrer. D'altra banda, sembla que la formació de les mateixes està relacionada amb la capacitat de regulació de la temperatura corporal interna, per la qual cosa són un exemple més de l'exaptación.
Model ratapinyada
Les ratapinyades són el grup d'animals més recent que ha aconseguit volar. El debat sobre l'evolució de la capacitat de vol de les ratapinyades continua viu. Encara que històricament s'ha cregut que van sorgir d'animals planadors, existeixen en l'actualitat científics que defensen que el vol actiu es va aconseguir per altres vies. Aquests han utilitzat la informació basada en l'ús de la cua i l'embriogénesis per a defensar les seves hipòtesis.
Motius de l'estudi de l'evolució.
L'essència de tot això no es limita a l'origen i morfologia de les ales. El fet que les ratapinyades tinguin 600 pulsacions per minut o que les colibrias agitessin les ales 50 vegades per segon no és el resultat de la mera evolució de les ales. L'agitació de les ales suposa una despesa energètica enorme i l'ajust de l'anatomia i fisiologia corporal a aquesta despesa ha estat l'assoliment més espectacular desenvolupat pels animals voladors. Si bé una característica concreta --el desenvolupament de les ales, per exemple- pot provocar l'inici d'una nova via evolutiva, és necessari que es produeixin milers de canvis i adaptacions per a desenvolupar una característica eficient i evolutivament estable com el vol.
Evolució, preadaptación, exaptación... L'estudi del desenvolupament del vol té moltes conseqüències. S'han trobat moltes coses en les últimes dècades i han sorgit moltes teories i models en la imaginació humana. A pesar que l'anàlisi de l'evolució és un exercici abstracte retrospectiu, el coneixement i l'experimentació basats en els models actuals és la via per a entendre aquest apassionant viatge. I és que el present ens pot oferir més informació de l'esperat sobre el futur i el futur.
Hi ha més exercici mental que estudiar i inferir el funcionament del nostre entorn?
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
