Vuelo: paradigma de saltos evolutivos
2010/11/01 Alberdi Estibaritz, Antton - Biologia-ikaslea Iturria: Elhuyar aldizkaria
La evolución no es fuerza sino proceso.
La evolución no es causa sino ley.
John Morley (1838-1923). Político y periodista inglés.
En la evolución de la vida, varios grupos de animales han logrado volar activamente. Los insectos primero, los pterosaurios, después las aves y finalmente los murciélagos, por separado, han conseguido levantar los pies de la tierra y mirar al mundo desde otra perspectiva, es decir, añadir a sus vidas una tercera dimensión desconocida.
Pocos saltos evolutivos han tenido tanta influencia como la capacidad de volar, que supone un cambio vertiginoso en la evolución de un linaje. Esta nueva capacidad incorpora la llave de la cerradura de numerosas puertas y permite a los animales acceder a nuevos corredores ecológicos hasta entonces desconocidos. No hay más que ver el éxito evolutivo de los animales voladores: Se conocen 1.100 especies de murciélagos (20% de los mamíferos), 10.000 especies de aves (55% de los sauropsides) y 950.000 especies de insectos (81% de los artrópodos).
Se trata de un tema que se ha discutido desde hace tiempo sobre cómo y por qué se desarrolló la capacidad de volar y que siempre ha sido uno de los debates más apasionantes sobre la evolución. Y es que el vuelo es el paradigma de los logros evolutivos, el logro que sienta las bases de un nuevo linaje evolutivo, ante el que merece la pena dejar volar la imaginación. Volvamos y empecemos el viaje sobre la evolución del vuelo, las hipótesis de evolución y los modelos de vuelo.
Volar, ¿por qué, para qué?
El sueño del hombre de volar siempre se refleja en la leyenda de Ikaro y Dédalo. Sin embargo, pocas veces coinciden la leyenda de Ícaro con la evolución de la capacidad de vuelo. Una sola razón principal es la de diferenciar radicalmente ambas historias --mitológica y natural-: las alas construidas por padre e hijo con el objetivo de huir de Creta, mientras que la evolución las ha creado sin ningún objetivo ni destino.
Buscar cosas en la evolución es un trabajo inútil, porque la evolución no tiene capacidad de mirar al futuro. La evolución incide en momentos y lugares determinados; la selección natural --principal motor de la evolucione- prefiere los ejemplares mejor adaptados a momentos y lugares determinados. Quienes son capaces de sobrevivir en determinadas condiciones y de tener más descendientes son quienes escriben historia evolutiva.
La teoría de la evolución fue presentada por Charles Darwin y Alfred Wallace en 1858. Las nuevas ideas de los dos naturalistas fueron tan incómodas como una gota de aceite vertida en un recipiente con agua entre los gremioides de la época. Las ideas eran absolutamente revolucionarias y, aunque fueron aceptadas por varios, a muchos les resultó difícil dejar de lado una mentalidad estática y ordenada y asumir una visión de un mundo en constante cambio.
Uno de los combatientes de las ideas de Darwin fue el naturalista británico George Mivart. Según Mivart, aunque la selección natural podía explicar la abundancia o conservación de las especies, no podía aclarar cómo aparecían nuevas especies o características. Mivart, como muchos otros, no podía entender qué ventajas podían ofrecer a un animal un cuarto de ojo, una media cola o unos diminutos alas.
Darwin tuvo que hacer frente a este dilema y, a partir de entonces, encontró una respuesta interesante que se convertiría en el hito de la ortodoxia de la evolución: la necesidad de descartar el concepto de continuidad funcional. Es decir, que las características no tienen por qué cumplir la misma función en todas las generaciones. ¿Es capaz un ave de volar con el 10% de las alas? No, claro. Pero, ¿quién dice que esas diez alas tenían una función de volar desde el principio?
XIX. Este concepto cobró fuerza a finales del siglo XX. Se le denominó preadaptación, pero debido a la connotación finalista que puede tener su nombre, los paleontólogos Stephen Jay Gould y Elisabeth Vrba crearon el concepto de exaptación a principios de los años 80. El fenómeno denominado exaptación consiste en dar un nuevo uso a una característica adaptada por la selección natural para una función determinada. Hoy en día es difícil entender la evolución de la capacidad de vuelo sin la aportación de Darwin, Gould y Vrba.
Hipótesis evolutivas
Todas las teorías de la capacidad de volar se basan en la exaptación, es decir, se considera que los protones, en lugar de ser para volar, se utilizaban inicialmente para algo distinto. No está claro para qué se utilizaban las alas antes de volar. Se han planteado varias hipótesis ya que no existe una única hipótesis que sirva para explicar la evolución de todos los grupos animales.
Hipótesis del depredador
Las alas se desarrollarían para la captura de pequeñas presas, según esta hipótesis. Cuanto más grandes sean las alas, más comida tendría el animal.
Hipótesis del planeador
Según esta hipótesis, los animales voladores procedían de los antepasados planeadores. De hecho, cuanto más largas y anchas sean las alas, mayor es la capacidad de planeamiento. En la actualidad existen reptiles y mamíferos que no vuelan activamente pero que son capaces de realizar largos vuelos de planeamiento, como los lagartos y colugas del género Draco.
Hipótesis del cursor
Según esta hipótesis, las alas sólo servían para ayudar a mantener el equilibrio durante la carrera y para dar saltos más largos. Las alas pequeñas mejoran la eficiencia de carrera, tal y como lo han demostrado en un estudio realizado con chites de diferentes especies. Los alevines serían, entre otras cosas, unas características beneficiosas para la caza o la huida.
Modelos del Sur
Todos los animales que vuelan comparten una característica: ser alas. Las alas de los insectos proceden de unos apéndices del esqueleto exterior, que difieren notablemente del resto. Sin embargo, las alas de pterosaurios, aves y murciélagos presentan mayores similitudes entre sí. Sin embargo, no son elementos homólogos, es decir, no tienen el mismo origen. Los tres modelos sur-sureños tienen similitudes debidas a limitaciones impuestas por la filogenia (como los huesos que forman el brazo) y la biomecánica del vuelo (bases físicas para el vuelo), pero es evidente que cada uno ha seguido su camino, ya que han surgido diferentes modelos funcionales.
Modelo de pterosaurios
Los pterosaurios fueron los primeros vertebrados que consiguieron la capacidad de volar y los animales voladores más grandes de la Tierra. Los reyes del aire permanecieron durante más de 140 millones de años, hasta que hace 65 millones de años desaparecieron junto a la mayoría de los dinosaurios (excepto aves). Se cree que el modelo de vuelo de los pterosaurios surgió de un corredor de arcoauros, ya que no se conocen antepasados planeadores de los pterosaurios.
Modelo de aves
El grupo de aves ha tenido el mayor éxito entre los vertebrados voladores. Como ya se ha comentado, diversos estudios han revelado que algunas aves jóvenes que no tienen las alas totalmente formadas utilizan las alas para correr. Además, los fósiles han demostrado que las aves son descendientes de los dinosaurios bípedos. Por lo tanto, es posible que las alas, antes de ser estructuras válidas para volar, sean estructuras auxiliares para correr. Por otra parte, parece que la formación de las mismas está relacionada con la capacidad de regulación de la temperatura corporal interna, por lo que son un ejemplo más de la exaptación.
Modelo murciélago
Los murciélagos son el grupo de animales más reciente que ha conseguido volar. El debate sobre la evolución de la capacidad de vuelo de los murciélagos sigue vivo. Aunque históricamente se ha creído que surgieron de animales planeadores, existen en la actualidad científicos que defienden que el vuelo activo se consiguió por otras vías. Éstos han utilizado la información basada en el uso de la cola y la embriogénesis para defender sus hipótesis.
Motivos del estudio de la evolución
La esencia de todo esto no se limita al origen y morfología de las alas. El hecho de que los murciélagos tengan 600 pulsaciones por minuto o que las colibrias agitaran las alas 50 veces por segundo no es el resultado de la mera evolución de las alas. El agitación de las alas supone un gasto energético enorme y el ajuste de la anatomía y fisiología corporal a este gasto ha sido el logro más espectacular desarrollado por los animales voladores. Si bien una característica concreta --el desarrollo de las alas, por ejemplo- puede provocar el inicio de una nueva vía evolutiva, es necesario que se produzcan miles de cambios y adaptaciones para desarrollar una característica eficiente y evolutivamente estable como el vuelo.
Evolución, preadaptación, exaptación... El estudio del desarrollo del vuelo tiene muchas consecuencias. Se han encontrado muchas cosas en las últimas décadas y han surgido muchas teorías y modelos en la imaginación humana. A pesar de que el análisis de la evolución es un ejercicio abstracto retrospectivo, el conocimiento y la experimentación basados en los modelos actuales es la vía para entender este apasionante viaje. Y es que el presente nos puede ofrecer más información de lo esperado sobre el futuro y el futuro.
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