Voo: paradigma de saltos evolutivos

2010/11/01 Alberdi Estibaritz, Antton - Biologia-ikaslea Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Biologia
• Eboluzioa
• Zoologia

Voitre leonado ( Gyps fulvus ). Ed. : Antton Alberdi.

A evolución non é forza senón proceso.

A evolución non é causa senón lei.

John Morley (1838-1923). Político e xornalista inglés.

Na evolución da vida, varios grupos de animais lograron voar activamente. Os insectos primeiro, os pterosaurios, despois as aves e finalmente os morcegos, por separado, conseguiron levantar os pés da terra e mirar ao mundo desde outra perspectiva, é dicir, engadir ás súas vidas una terceira dimensión descoñecida.

Poucos saltos evolutivos han tido tanta influencia como a capacidade de voar, que supón un cambio vertixinoso na evolución dunha liñaxe. Esta nova capacidade incorpora a chave da fechadura de numerosas portas e permite aos animais acceder a novos corredores ecolóxicos até entón descoñecidos. Non hai máis que ver o éxito evolutivo dos animais voadores: Coñécense 1.100 especies de morcegos (20% dos mamíferos), 10.000 especies de aves (55% dos sauropsides) e 950.000 especies de insectos (81% dos artrópodos).

Trátase dun tema que se discutiu desde hai tempo sobre como e por que se desenvolveu a capacidade de voar e que sempre foi un dos debates máis apaixonantes sobre a evolución. E é que o voo é a paradigma dos logros evolutivos, o logro que senta as bases dunha nova liñaxe evolutiva, ante o que merece a pena deixar voar a imaxinación. Volvamos e empecemos a viaxe sobre a evolución do voo, as hipóteses de evolución e os modelos de voo.

Voar, por que, paira que?

As ás dos insectos non teñen nada que ver coas ás dos vertebrados. As ás dos insectos forman parte do tórax, as prolongacións do esqueleto externo. Os vertebrados son as extremidades anteriores modificadas. Ed. : Antton Alberdi.

O soño do home de voar sempre se reflicte na lenda de Ikaro e Dédalo. Con todo, poucas veces coinciden a lenda de Ícaro coa evolución da capacidade de voo. Una soa razón principal é a de diferenciar radicalmente ambas as historias --mitológica e natural-: as ás construídas por pai e fillo co obxectivo de fuxir de Creta, mentres que a evolución creounas sen ningún obxectivo nin destino.

Buscar cousas na evolución é un traballo inútil, porque a evolución non ten capacidade de mirar ao futuro. A evolución incide en momentos e lugares determinados; a selección natural --principal motor de evoluciónea- prefire os exemplares mellor adaptados a momentos e lugares determinados. Quen son capaces de sobrevivir en determinadas condicións e de ter máis descendentes son quen escriben historia evolutiva.

A teoría da evolución foi presentada por Charles Darwin e Alfred Wallace en 1858. As novas ideas dos dous naturalistas foron tan incómodas como una pinga de aceite vertida nun recipiente con auga entre os gremioides da época. As ideas eran absolutamente revolucionarias e, aínda que foron aceptadas por varios, a moitos lles resultou difícil deixar de lado una mentalidade estática e ordenada e asumir una visión dun mundo en constante cambio.

Uno dos combatentes das ideas de Darwin foi o naturalista británico George Mivart. Segundo Mivart, aínda que a selección natural podía explicar a abundancia ou conservación das especies, non podía aclarar como aparecían novas especies ou características. Mivart, como moitos outros, non podía entender que vantaxes podían ofrecer a un animal un cuarto de ollo, una media cola ou unhas diminutos ás.

Darwin tivo que facer fronte a este dilema e, a partir de entón, atopou una resposta interesante que se convertería no fito da ortodoxia da evolución: a necesidade de descartar o concepto de continuidade funcional. É dicir, que as características non teñen por que cumprir a mesma función en todas as xeracións. É capaz un ave de voar co 10% das ás? Non, claro. Pero, quen di que esas dez ás tiñan una función de voar desde o principio?

XIX. Este concepto cobrou forza a finais do século XX. Denominóuselle preadaptación, pero debido á connotación finalista que pode ter o seu nome, os paleontólogos Stephen Jay Gould e Elisabeth Vrba crearon o concepto de exaptación a principios dos anos 80. O fenómeno denominado exaptación consiste en dar un novo uso a unha característica adaptada pola selección natural paira una función determinada. Hoxe en día é difícil entender a evolución da capacidade de voo sen a achega de Darwin, Gould e Vrba.

Hipóteses evolutivas

Gaivota sombría ( Larus fuscus ). Entre as aves destaca a diversidade de modelos de voo, xa que, a diferenza do resto dos voadores, desenvolvéronse case todo tipo de modelos entre as aves: modelos de voo de voitres, gaivotas ou albatros. Ed. : Antton Alberdi.

Todas as teorías da capacidade de voar baséanse na exaptación, é dicir, considérase que os protones, en lugar de ser paira voar, utilizábanse inicialmente paira algo distinto. Non está claro paira que se utilizaban as ás antes de voar. Expuxéronse varias hipóteses xa que non existe una única hipótese que sirva paira explicar a evolución de todos os grupos animais.

Hipótese do depredador

As ás desenvolveríanse paira a captura de pequenas presas, segundo esta hipótese. Canto máis grandes sexan as ás, máis comida tería o animal.

Hipótese do planeador

Segundo esta hipótese, os animais voadores procedían dos antepasados planeadores. De feito, canto máis longas e anchas sexan as ás, maior é a capacidade de plan. Na actualidade existen réptiles e mamíferos que non voan activamente pero que son capaces de realizar longos voos de plan, como os lagartos e colugas do xénero Draco.

Hipótese do cursor

Segundo esta hipótese, as ás só servían paira axudar a manter o equilibrio durante a carreira e paira dar saltos máis longos. As ás pequenas melloran a eficiencia de carreira, tal e como o demostraron nun estudo realizado con chites de diferentes especies. Os alevíns serían, entre outras cousas, unhas características beneficiosas paira a caza ou a fuxida.

A base das ás dos pterosaurios é o cuarto dedo longo e crese que as fibras que formaban as ás son análogas ás das aves, pero de distinta procedencia. Do mesmo xeito que no caso das aves, considérase que a súa función orixinal estaba relacionada coa termorregulación. O eixo das ás das aves está formado polo radio longo, a ulna e os ósos da boneca (carpóspeteros). O sur dos morcegos está formado por unha membrana sostida por catro dedos, brazos e extremidades posteriores das extremidades anteriores, chamada patagio. Entre as estruturas de voo morcego, a máis característica é a membrana que une as dúas extremidades traseiras, o uropatagio. Imaxe: Antton Alberdi.

Modelos do Sur

Todos os animais que voan comparten una característica: ser ás. As ás dos insectos proceden duns apéndices do esqueleto exterior, que difiren notablemente do resto. Con todo, as ás de pterosaurios, aves e morcegos presentan maiores similitudes entre si. Con todo, non son elementos homólogos, é dicir, non teñen o mesmo orixe. Os tres modelos sur-sureños teñen similitudes debidas a limitacións impostas pola filogenia (como os ósos que forman o brazo) e a biomecánica do voo (bases físicas paira o voo), pero é evidente que cada un seguiu o seu camiño, xa que xurdiron diferentes modelos funcionais.

Modelo de pterosaurios

Os pterosaurios foron os primeiros vertebrados que conseguiron a capacidade de voar e os animais voadores máis grandes da Terra. Os reis do aire permaneceron durante máis de 140 millóns de anos, ata que fai 65 millóns de anos desapareceron xunto á maioría dos dinosauros (excepto aves). Crese que o modelo de voo dos pterosaurios xurdiu dun corredor de arcoauros, xa que non se coñecen antepasados planeadores dos pterosaurios.

Modelo de aves

O grupo de aves tivo o maior éxito entre os vertebrados voadores. Como xa se comentou, diversos estudos revelaron que algunhas aves novas que non teñen as ás totalmente formadas utilizan as ás paira correr. Ademais, os fósiles demostraron que as aves son descendentes dos dinosauros bípedos. Por tanto, é posible que as ás, antes de ser estruturas válidas paira voar, sexan estruturas auxiliares paira correr. Por outra banda, parece que a formación das mesmas está relacionada coa capacidade de regulación da temperatura corporal interna, polo que son un exemplo máis da exaptación.

Modelo morcego

Os restos fósiles de morcegos, coñecidos desde fai 60 millóns de anos, non variaron moito o seu morfología básica. Ed. : Antton Alberdi.

Os morcegos son o grupo de animais máis recente que conseguiu voar. O debate sobre a evolución da capacidade de voo dos morcegos segue vivo. Aínda que historicamente creuse que xurdiron de animais planeadores, existen na actualidade científicos que defenden que o voo activo conseguiuse por outras vías. Estes utilizaron a información baseada no uso da cola e a embriogénesis paira defender as súas hipóteses.

Motivos do estudo da evolución

A esencia de todo isto non se limita á orixe e morfología das ás. O feito de que os morcegos teñan 600 pulsaciones por minuto ou que as colibrias axitasen as ás 50 veces por segundo non é o resultado da mera evolución das ás. A axitación das ás supón un gasto enerxético enorme e o axuste da anatomía e fisiología corporal a este gasto foi o logro máis espectacular desenvolvido polos animais voadores. Aínda que una característica concreta --o desenvolvemento das ás, por exemplo- pode provocar o inicio dunha nova vía evolutiva, é necesario que se produzan miles de cambios e adaptacións paira desenvolver una característica eficiente e evolutivamente estable como o voo.

Evolución, preadaptación, exaptación... O estudo do desenvolvemento do voo ten moitas consecuencias. Atopáronse moitas cousas nas últimas décadas e xurdiron moitas teorías e modelos na imaxinación humana. A pesar de que a análise da evolución é un exercicio abstracto retrospectivo, o coñecemento e a experimentación baseados nos modelos actuais é a vía paira entender esta apaixonante viaxe. E é que o presente nos pode ofrecer máis información do esperado sobre o futuro e o futuro.

Hai máis exercicio mental que estudar e inferir o funcionamento da nosa contorna?