¡Vuela Dumbo!

En el tema pasado hablé un poco de las orejas del paraceraterio y cómo es que se propuso que podrían haber sido más grandes. A muchos les resultará una idea rara y he de decirles, no se preocupen, claro que lo es. Pero no por ser rara es mala o ridícula, al contrario, al ser rara la idea demanda que le prestemos más atención. Desechar la idea como ridícula es simplemente tonto y digno de un perezoso mental.

Clásico "argumento" de un perezoso mental, acusar de ridículas las ideas sin previa consideración racional.

El Dr. Prothero en su libro "The Paleobiology of Indricotheres" propuso algo interesante y digno de consideración, veamos. Literalmente el libro dice "los indricoterios eran mucho mayores en masa corporal que cualquier elefante viviente y casi es seguro que tuvieron problemas regulando su calor corporal a esas grandes tallas. Los elefantes deben hacer todo lo posible para incrementar el área de superficie de sus cuerpos para liberar tanto exceso de calor como sea posible, lo que les ha dado grandes orejas en forma de ventilador llenas de vasos sanguíneos, que son en esencia radiadores gigantes. Dado el gran tamaño de los indricoterios, parece probable que hayan tenido orejas de tipo elefante, o al menos grandes orejas de alguna forma, mucho más grandes de lo que se suele dibujar. La mayoría de las reconstrucciones tratan de representar indricoterios como rinocerontes escalados con orejas relativamente pequeñas, pero debemos mirar a los elefantes para tener un modelo diferente. Aunque el tejido blando de las orejas (la "pinna") casi nunca se fosiliza (y sólo se conoce de mamutes, bisontes y rinocerontes lanudos del Pleistoceno), los huesos robustos cerca de la apertura auditiva (los procesos paraoccipital y mastoideo) son muy parecidos a los de los elefantes y mastodontes, sugiriendo que los indricoterios deberían ser dibujados con orejas mucho más grandes (como en nuestra reconstrucción de portada, obra de Carl Buell)".

Ilustración a la que refiere el Dr. Prothero, obra de Carl Buell.

El razonamiento del Dr. Prothero es intrigante, pues es un argumento que no descansa sobre evidencias sólidas (estudios científicos publicados), pero no por ello es una locura. Veamos, supuestamente los paraceraterios tendrían un gran proceso mastoideo y paraoccipital. ¿Será cierto?

En estas imágenes comparativas coloreé los procesos mastoideo y paraoccipital para comparar entre el mastodonte (arriba, izquierda), el elefante asiático (arriba, al centro), el elefante africano (arriba, derecha) y Paraceratherium transouralicum (abajo). A primera vista pareciera que existe cierta similitud entre los proboscídeos y el paraceraterio ¿verdad? Pues en la siguiente imagen veremos que en realidad, no tanta. Modelos 3D e ilustraciones de (en orden) Museo de Paleontología de la Universidad de Michigan, la Universidad de Columbia, la Universidad de Pretoria (Sudáfrica) y Osborn (1923).

Ya de lado, la cosa cambia y mucho. Si observan, Paraceratherium tiene una sinvergüenzada de proceso paraoccipital/mastoideo, mientras que los orejones proboscídeos tienen los mismos procesos de una talla, modesta. La fuente de las imágenes es igual que en la figura anterior, excepto por Loxodonta africana, que parte de una foto de "A Step Ahead”, de Justin Bell y Gillian Lyons.

Entonces, si el argumento de las orejotas se centra en el supuesto de que Paraceratherium tiene procesos paraoccipital y mastoideo enormes, tenemos que se nos acaba de desplomar completamente. Ya que en realidad, no hay mucha similitud en esta estructura. Pero no nos vamos a quedar así, veamos entonces a qué se parece la zona auditiva de Paraceratherium, busquemos entre sus parientes cercanos.

Vista lateral de cráneos de tapir indio (arriba, izquierda), rinoceronte blanco (arriba, derecha) y paraceraterio (abajo). Imágenes (en orden) tomadas de Institute for Live Fossils (MCPA2), Groves et al. (2009) y Osborn (1923).

Los perisodáctilos se agrupan en los subórdenes Hippomorpha (que hoy sólo contiene a los équidos) y Tapiromorpha (o Ceratomorpha). A su vez, los tapiromorfos incluyen a las superfamilias Tapiroidea (donde se incluyen los tapires) y Rhinocerotoidea, donde se incluyen los rinocerontes y los hyracodóntidos (familia a la que pertenece Paraceratherium). Viéndolo así, se supone que los rinocerontes son más afines evolutivamente a los paraceraterios pero cuando vemos los cráneos de arriba, podemos apreciar que al menos en la configuración del proceso paraoccipital/mastoideo (resaltado en rojo), los más similares son los tapires. Entonces ¿tomamos un modelo de orejas de tapir para los paraceraterios?

Diferentes propuestas de reconstrucción de orejas de paraceraterio. A) Orejas tradicionales de rinoceronte (ligeramente agrandadas), B) orejas de elefante (sugeridas por el Dr. Prothero), C) orejas de tapir agrandadas (una posible alternativa por afinidad de huesos relacionados al oído) y D) orejas gigantes de rinoceronte (otra posibilidad). Ilustraciones de Joaquín Eng Ponce para Palaeos.

Al final del día no podemos asegurar o rechazar que los paraceraterios tuvieron tal o cual tipo de oreja, lo mejor que podemos hacer es conjeturar. Pero algo es seguro, los huesos a los que refiere el Dr. Prothero no son ni de cerca similares a los de los proboscídeos, sino que son más similares a los de los tapires (incluso el proceso postglenoideo del arco cigomático se parece bastante). Pero eso no quiere decir que hayan tenido orejas de tapir, es una posibilidad únicamente (o quizá esa anatomía nos sugiera una movilidad y anclaje similar, pero de la forma, mejor ni hablamos).

¿Pudieron los paraceraterios tener orejas tapiroides? Quizá nunca lo sabremos.

Antes de decir que las orejas deben ser el único medio de termoregulación debemos considerar algunos aspectos. Primero, los paraceraterios eran más pesados que los elefantes si, pero no tenían la misma forma corporal. Los paraceraterios eran más altos y tenían patas bastante delgadas, así como un torso más compacto y un largo cuello. Eso hace que la relación entre el volumen y la superficie corporal sea mucho más baja que con los elefantes, lo que implica una mejor termoregulación. Segundo, podemos desconocer mecanismos además de las orejas que ayudaran a disipar el calor del cuerpo de los paraceraterios. Quizá las patas estaban bien vascularizadas o bien, tenían mecanismos conductuales para lidiar con el calor (lamerse las patas, orinarse encima, embarrarse de lodo, etc.). Incluso, podemos estar pasando por alto alguna estructura desconocida o una fisiología por siempre perdida. Y lo más importante: hacen falta aún muchos estudios formales para poder responder a estas y otras preguntas, después de todo la paleontología no busca y nunca ha buscado quedarse sin preguntas qué plantear.

Literatura consultada:

Todd, N. E. (2010). Qualitative Comparison of the Cranio‐Dental Osteology of the Extant Elephants, Elephas maximus (Asian Elephant) and Loxodonta africana (African Elephant). The anatomical record, 293(1), 62-73. VER

Prothero, D. R. (2013). Rhinoceros Giants: The Paleobiology of Indricotheres. Indiana University Press. 141pp.

Osborn, H. F. (1923) Baluchitherium grangeri, a giant hornless rhinoceros from Mongolia. American Museum Novitates. 78: 1-15. VER

Groves, C. P., Fernando, P., & Robovský, J. (2009). The sixth rhino: a taxonomic re-assessment of the critically endangered northern white rhinoceros. PloS one, 5(4), e9703-e9703. VER

Deng, T., Wang, S., & Hou, S. (2013). A bizarre tandem-horned elasmothere rhino from the Late Miocene of northwestern China and origin of the true elasmothere. Chinese Science Bulletin, 58(15), 1811-1817. VER

Deng, T., Hanta, R., & Jintasakul, P. (2013). A new species of Aceratherium (Rhinocerotidae, Perissodactyla) from the late Miocene of Nakhon Ratchasima, northeastern Thailand. Journal of Vertebrate Paleontology, 33(4), 977-985. VER

Bolitas de colores

Llega un tema que estaba evitando tocar por motivos de tiempo. Espero poder expresarme adecuadamente en este tópico. Ah, y dicho sea de paso, es uno de esos "quiero saber más", del tema "Siempre no era negro" (clic para ver).

Hace algunos años se decía que jamás íbamos a saber el color real de los dinosaurios. Y primero que nada debemos revisar qué es real en estos términos. Ok. Cada que yo escribo "el color real" me refiero a un color que se sabe existió en el bicho en cuestión (cero cuestiones filosóficas). Y cuando digo color, me refiero tanto al estructural como al pigmentario. Y esto es algo que siempre hay que tener presente aunque no siempre lo mencionemos en todos y cada uno de los comentarios sobre colores "reales", pues hacemos del texto algo sumamente aburrido y tedioso.

Divulgar no es escupir todo lo que se sabe. Divulgar es hacerlo interesante. Arte de autor desconocido.

Las estructuras más famosas de todas que están involucradas en el color son los melanosomas. ¿Qué es eso? Bueno, son orgánulos celulares (sip, son más chiquitos que una célula 'estándar') de células llamadas melanocitos (en mamíferos y aves) y melanóforos (en otros animales). Los melanosomas contienen melanina, el pigmento animal por excelencia. Ahora, no todos los melanosomas son iguales, hay dos tipos principales según lo que contienen. Los que contienen eumelanina son llamados eumelanosomas y los que contienen feomelanina son llamados feomelanosomas (y no phaeomelanosomas, esa es una transliteración anglosajona no válida en nuestro idioma). Básicamente, los feomelanosomas dan coloraciones rojas, amarillas y gamas similares; mientras que los eumelanosomas dan coloraciones negras, cafés y gamas similares.

Esquema de un melanocito con los dos tipos de melanosomas que contienen. Bellísima imagen hecha por mí y basada en esta otra clic para ver. 

Pero ¿dónde se ubican los melanocitos que continenen melanosomas? Depende. En la piel de los mamíferos (que es desnuda si le quitamos el pelo), se encuentran en dos partes, el cuerpo celular está en el estrato basal de la piel, mientras que las dendritas están en el estrato espinoso de la misma. Como el la figura siguiente.

Ubicación de los melanocitos en la piel mamiferiana. Imagen modificada de PromoCell por Roberto Díaz Sibaja.

¿Y en los pelos? Es evidente que los pelos están coloreados (casi todos al menos) y sus colores los ganan de melanosomas ubicados en el centro del pelo mismo (la médula). Éstos son tanto eumelanosomas como feomelanosomas y son secretados por melanocitos bulbares situados en la base del pelo.

Ubicación de los melanosomas en el pelo. Diagrama original de Catherine Cartwright-Jones y Henna for Hair, modificado por Roberto Díaz Sibaja.

¿Y en las escamas? Las escamas de reptil tienen entre otros, melanóforos (recordemos que los melanocitos son mamiferianos y avianos) situados justo por debajo de la zona queratinizada de la escama, donde la epidermis se transforma en dermis, como en la figura siguiente:

Esquema difícil de conseguir del epitelio de una lagartija sin osteodermos. Note cómo la epidermis forma escamas y debajo de ella (y encima de la dermis) encontramos melanóforos (el de aquí sólo se aprecia como uno, pero se encuentran repartidos por debajo de todas las escamas en diferentes cantidades y se ve todo arrugado y feo porque el corte y la preparación del tejido lo hicieron de ese modo, normalmente tienen forma de ameba "estrelloide"). Figura hecha por Roberto Díaz Sibaja.

En los peces con escamas, los melanóforos también están por debajo de la escama, pero ésta no se ubica en la epidermis como en las lagartijas, sino en la dermis (un piso más abajo). Y en la piel de los anfibios los encontramos también en la dermis. Aquí cabe aclarar que los melanóforos son sólo un tipo de cromatóforo (células con pigmentos) y según el color que reflejan con sus pigmentos, se clasifican en melanóforos (tonos negro y café), cianóforos (tonos azules), eritróforos (tonos rojos) y xantóforos (tonos amarillos). Y hay otros tipos, pero funcionan diferente. *Los melanóforos pueden estar en casi todos los animales, menos en mamíferos y aves.

Esquema de la piel de un anfibio. Modificado de Bagnara et al. (1968).

¿Y en las plumas? Ok, las plumas son un poco más complejas que el pelo, de hecho, son el integumento más complejo que tienen los vertebrados, pero su melanización es similar a la de los pelos. Es decir, los melanosomas están dentro de la estructura hueca de las barbas y bárbulas de la pluma y no se encuentran por encima como muchos creen. Además, también vienen en los tipos eumelanosomas y feomelanosomas.

Corte de una bárbula de ave donde apreciamos melanosomas. Fotografía electrónica de la Royal Society.

Antes en este texto dije que los eumelanosomas daban coloraciones negras, cafés y tonos similares, mientras que los feomelanosomas daban tonos rojos, amarillos y tonos similares. Esto podría parecer restrictivo y que sólo hay rojos, amarillos, negros y cafés, pero no es así, aunque muchos piensen eso. El color depende muchísimo de la mezcla de estos melanosomas, pero también de su forma (ancho vs largo).

El ancho y el largo de los eumelanosomas afecta el color del plumaje. Este gráfico es tomado de Li et al. (2012). Los tamaños están a escala proporcional y sus diferencias son estadísticamente significativas.

En el gráfico pasado sólo se revisan los eumelanosomas y los colores que producen según su forma. Pero ¿de dónde salen colores como azules, verdes, rojos, amarillos y demás? Bueno, cuando además de eumelanosomas aparecen en más proporción los feomelanosomas empiezan a surgir tonos rojizos. Y los otros colores aparecen porque los melanosomas (eus y feos) no están acomodados de forma aleatoria, sino que se agrupan en capas y es este arreglo el que da otras coloraciones. Pero además, el color también se puede alterar por el grosor de la capa de queratina que forma la corteza de las barbas y bárbulas.

En este estudio se analizó otra propiedad de los melanosomas, pero además el color que producían los arreglos de estos orgánulos en estúrnidos (Sturnidae) de África. Arriba, se ven los colores simples a partir de un arreglo generalizado. Abajo, un diagrama cuyo fondo explica de forma sintética el espacio de color (con sólo 10 analizados), es decir, donde cae el punto se tiene esa coloración. Tomado de Maia et al.(2013).

Seguramente han notado que las aves no son sólo de colores, sino también tienen brillos tipo tornasol acompañados de colores (negros, azules, verdes, etc.). A este fenómeno se le conoce como iridiscencia. ¿De dónde surge esta propiedad? Resulta que lo iridiscente evolucionó varias veces en las aves de forma independiente y hoy sabemos que también en los dinosaurios no avianos como Microraptor. En un estudio de caso con estúrnidos del estudio de Maia et al. (2013), se descubre que su iridiscencia procede del arreglo de los melanosomas (eus y feos).

Ejemplos de estúrnidos iridiscentes. De izquierda a derecha y de arriba a abajo, Sturnus vulgaris por Mark Winterbourne; Lamprotornis chalybaeus por Nevit Dilmen; L. caudatus por Thom Haslam; L. hildebrandti por Nevit Dilmen; L. iris por Doug Janson y Cinnyricinclus leucogaster por Jonathan Jordan.

Pero no toda la iridiscencia se produce por arreglos de melanosomas, sino que además, se produce por la presencia de cuerpos de tamaño similar al de los melanosomas (color estructural). Estos cuerpos se llaman esquemocromos y suelen tener forma de escamas que se ubican en el exterior de las bárbulas de las plumas (a diferencia del color pigmentario, que se ubica dentro de la pluma). Se componen de queratina, melanina e incluso espacios con aire. Lo curioso de los esquemocromos es que afectan el color de "fondo" que se ubica dentro de la pluma (melanosomas) sin necesariamente producir iridiscencia. Un ejemplo:

Ejemplo de la afección de los esquemocromos a la coloración. A la izquierda tenemos arrendajo azul (Cyanocitta cristata) y sus plumas. A la derecha a un loro frente roja (Amazona autumnalis). En la parte de arriba vemos una pluma iluminada desde arriba y en la de abajo, la misma pluma, pero iluminada desde abajo. Como se puede ver, el color del arrendajo es en realidad café por pigmentación, pero azul por difracción de la luz producida por los esquemocromos. En el caso del perico, el color si es estructural, por lo que la misma pluma sigue viéndose rojiza. Fotografías de las plumas de Clayton Worthington, foto del arrendajo por Dick Daniels, foto del loro por Joe Quick.

Entonces, ¿es imposible conocer el color real de los dinosaurios? No. Pero se tienen que dar condiciones extraordinarias para que se pueda indagar en la coloración de estas criaturas. Primero, se tienen que conservar integumentos (plumas y similares) en tres dimensiones (las impresiones no sirven para esto). Segundo, estos integumentos tienen que estar preservados a detalle es decir, se tiene que conservar tanto la parte externa como la interna, para revisar tanto esquemocromos como eumelanosomas y feomelanosomas. Y tercero, se tienen que analizar de forma meticulosa y a la luz de lo que sabemos de los colores de las aves (que no es un misterio). ¿Existe algo así? Si, ya son varios trabajos que han contribuido granos de conocimiento sobre el color real de Archaeopteryx, Anchiornis, Sinosauropteryx y Microraptor.

Arriba, un Archaeopteryx desactualizado. Abajo, un plumirrojo Sinosauropteryx. Izquierda, un copetón Anchiornis. Derecha, un iridiscente y negro Microraptor. Todos a escala y con sus colores reales (excepto por archie). Ilustración de Christopher DiPiazza.

Archie con sus colores (en las plumas) reales. Reconstrucción de la Universidad de Manchester.

Así que ya no hay pretextos que valgan, como clamar fuerzas misteriosas tras el color de las plumas o creer que los científicos desconocen el alcance del estudio de los colores estructurales y pigmentarios. Los científicos lo saben y lo han plasmado en sus estudios... Lo que es seguro, es que en un futuro tendremos seguramente más y más dinosaurios con su color real o la mejor aproximación científica posible hacia éste que, como todo en ciencia será conocimiento que irá ampliándose.

Como anexo, les dejo este esquema de coloración en vertebrados. Seguramente le faltará algo, pero está enfocado a los dinosaurios y sólo un poco hacia otros vertebrados.

Esquema de síntesis de la coloración en animales. Imagen elaborada por Roberto Díaz Sibaja.

FUENTES:

Bagnara, J. T., Taylor, J. D., & Hadley, M. E. (1968). The dermal chromatophore unit. The Journal of cell biology, 38(1), 67-79.

Hill, G. E., Montgomerie, R., Inouye, C. Y., & Dale, J. (1994). Influence of dietary carotenoids on plasma and plumage colour in the house finch: intra-and intersexual variation. Functional Ecology, 343-350.

Saks, L., McGraw, K., & Hõrak, P. (2003). How Feather Colour Reflects Its Carotenoid Content. Functional Ecology, 555-561.

McGraw, K. J. (2004). Colorful songbirds metabolize carotenoids at the integument. Journal of Avian Biology, 35(6), 471-476.

Li, Q., Gao, K. Q., Meng, Q., Clarke, J. A., Shawkey, M. D., D’Alba, L., ... & Vinther, J. (2012). Reconstruction of Microraptor and the evolution of iridescent plumage. Science, 335(6073), 1215-1219.

Maia, R., Rubenstein, D. R., & Shawkey, M. D. (2013). Key ornamental innovations facilitate diversification in an avian radiation. Proceedings of the National Academy of Sciences, 110(26), 10687-10692.



*ACTUALIZACIÓN:

Existe una forma en la que las plumas (y algunas escamas) pueden adquirir otro color, generalmente en tonos rojos a amarillos y se denomina coloración carotenoide. Éste tipo de coloración ocurre en muchas aves canoras y más popularmente en los flamencos. ¿Cómo y dónde? Los carotenoides se transforman en pigmentos (xantófilas) en los folículos de las plumas y luego rellenan las barbas y bárbulas de las mismas. Pero si se combinan los pigmentos carotenoides (generalmente amarillos en bajas densidades) con el azul producido por los eumelanosomas con modificaciones estructurales, entonces nos encontraremos coloraciones verdes. De esta forma, el color pigmentario y el color estructural se pueden combinar para formar una nueva coloración.

Y así es como llegan los colores carotenoides a las plumas. Modificado de Hill et al. (1994).

Notas cortas: Primero las manos, luego los pies

Los humanos somos unos primates raros, pues además de ser bípedos, tenemos una gran destreza manual que nos permite elaborar herramientas e incluso teclear estas líneas. Generalmente se asume que la evolución de la destreza manual fue posterior al desarrollo del bipedismo, ya que se necesitaba liberar a las manos de la locomoción para que éstas actuaran como herramientas y no como patas.

Esquema de evolución lineal donde se sugiere que la evolución del bipedismo antecede a la capacidad de fabricación de herramientas.

Esta hipótesis no había sido confrontada con la evidencia, pues era bastante lógica. Sin embargo estaba en un error. Un equipo de investigadores japoneses ha descubierto que la evolución de la destreza manual no está vinculada a la evolución de la marcha bípeda y que de hecho, la habilidad manual antecede en millones de años a la adaptación que nos convirtió en los monos erguidos que somos actualmente.

Los chimpancés y su capacidad de fabricar y usar herramientas simples sin ser bípedos.

Los investigadores llegaron a esta conclusión tras estudiar la corteza somatosensorial primaria (CSP) de humanos y el macaco japonés (Macaca fuscata). La CSP es una región del cerebro ubicada en el lóbulo parietal que se encarga de recibir y procesar información de regiones corporales específicas. En el estudio, se descubrió que los macacos al igual que los humanos, tenemos representados los dedos de la mano de forma individual en la CSP, lo que nos permite mover cada uno de forma independiente. Este efecto de individualidad somatosensorial se repite en humanos con los dedos del pie y en nosotros es importante, pues esto está ligado íntimamente al bipedismo. En el caso de los macacos, el pie se representa por áreas en la CSP, lo que indica que actúa como una unidad, pues su función es aferrar y no el control fino de los dedos.

Representación somatosensorial de pies y manos de macaco japonés (izquierda) y humano (derecha). Cada color representa la región de la CSP que recibe y procesa la información. Modificado de Hashimoto et al. (2013).

Este estudio es el primero en su tipo y desafía la visión preponderante de que las habilidades manuales aparecieron luego de hacernos bípedos. Entonces ¿por qué los no bípedos no fabricaban herramientas? Quizá sus herramientas (como las de los chimpancés) eran leñosas y no se fosilizaron o quizá tenga que ver con un mayor desarrollo cerebral.

FUENTE PRINCIPAL:

Hashimoto, T., Ueno, K., Ogawa, A., Asamizuya, T., Suzuki, C., Cheng, K., ... & Iriki, A. (2013). Hand before foot? Cortical somatotopy suggests manual dexterity is primitive and evolved independently of bipedalism. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 368(1630), 20120417.

¿Sabías que? Cebras 3

¿Sabías que las cebras son animales negros con franjas blancas?

Este es el capítulo final de ¿sabías que? con cebras, me permito anunciar que las series de ¿sabías qué? tendrán tres partes, una con las especies, otra con su evolución y la final con un tema sorpresa. Espero que este sea de su agrado. Para ver las partes anteriores puede hacer clic enseguida: parte 1, parte 2.

Seguramente y a más de uno le ha asaltado la duda ¿son las cebras animales blancos con franjas negras o negros con franjas? Aunque a varios les pudiera resultar cómica esta interrogante, en realidad fue un problema científico durante décadas. Desde el advenimiento de la embriología, esta pregunta pudo ser contestada, paradójicamente hace muy poco.

La cebra Marty, de la película Madagascar se hacía la pregunta de preguntas sobre el color de las cebras. © Dreamworks, 2005.

La visión de los nativos africanos es que las cebras son animales negros con franjas blancas y la visión occidental (desde que se conocen estos animales) es que son blancos con franjas negras. Estas visiones coinciden con el color de piel de sus postulantes sin embargo, como especie teníamos la enorme curiosidad de saber cuál era la realidad. Según una hipótesis del origen de las cebras, estas eran animales blancos y desarrollaron las franjas negras. Dos de los puntos fuertes de esta hipótesis era que un animal negro no podría sobrevivir en las llanuras debido a la insolación; el problema era que no consideraba que los ancestros de las cebras no eran negros, sino de un color café o gris, similar al de sus parientes, los asnos y onagros. El otro punto era que los vientres de las cebras eran blancos y por ello, el color de fondo era blanco.

Según la visión tradicional occidental, el ancestro de las cebras no pudo haber sido un animal negro debido a las implicaciones de regulación de temperatura que implicaría tener pelaje negro en la sabana africana. En la imagen, un Eqqus africanus asinus, el burro o asno doméstico.

Gran parte de los trabajos que clarificaron el verdadero color de fondo de las cebras provinen del embriólogo irlandés J. B. L. Bard, que en la década de los 80's examinó el proceso de desarrollo embrionario de estos équidos y descubrió que los embriones eran negros y que después desarrollaban las características franjas blancas, que incluían el vientre del mismo color, lo cual suponía el fin del debate sobre el color de fondo real de estos equinos. Sus estudios concluyeron que las rayas se desarrollaban entre los 21 y los 35 días, dependiendo de la especie de cebra y que las franjas blancas son zonas del pelaje donde los genes que son responsables de la producción de melanina (el pigmento que da el color negro en cantidades abundantes) se silencian de forma normal.

Desarrollo embrionario de las rayas de las cebras en las tres especies modernas.

Otra de las fuentes de evidencia que sugieren el fondo negro proviene del nacimiento de cebras anormales. Estos especímenes que de una u otra forma tuvieron errores durante el desarrollo del patrón del pelaje revelan un fondo negro salpicado por puntos blancos. Hoy en día existen varios reportes de avistamientos de estos individuos en la naturaleza.

Izquierda, cebra con franjas blancas mal formadas fotografiada en el Parque Nacional Nairobi, Kenya en 2009. Derecha, cebra con puntos blancos que proceden de malformaciones de las franjas blancas, fotografiada en Botsuana en 1967. Tomado de environment.ucla.edu.

Además, considermos al Cuaga (Equus quagga quagga), una subespecie extinta de la cebra común. Esta "medio-cebra" nos proporciona evidencias que sugieren que en realidad el color de fondo ancestral de las cebras no es negro sólido, sino una especie de rojo. Si miramos de cerca a una cebra, notaremos de inmediato que en realidad el negro no es tan negro y que entre más joven el animal, más rojizo es. Si seguimos la ley biogenética entenderemos que "la ontogenia recapitula la filogenia", es decir, el desarrollo de un organismo reconstruye en cierta medida el desarrollo evolutivo de su grupo y en las cebras este parce ser el caso con su color.

Cebras rojizas. A) Equus quagga quagga, fotografiado vivo en el zoológico de Londres en 1870. B) E. q. quagga disecado y con el color que tuvo en vida, algo desvanecido; ejemplar en exposición en el Museo de Historia Natural de Londres. C) Pintura de 1793 de un E. q. quagga, por Nicolas Marechal. D) Ejemplar rojizo de la cebra de montaña, E. zebra. E) Ejemplar rojizo de la cebra común, E. quagga y F) Ejemplar rojizo de cebra de Grevyi, E grevyi.

Pero ¿por qué tres especies de équidos son rayados? ¿qué mecanismo genético pudo generar tal convergencia? Según el principio de parsimonia que se resume con la frase "la explicación más simple es generalmente la correcta", se generó la hipótesis que postula lo siguiente: el ancestro común de todos los équidos modernos era rayado como una cebra o al menos en gran parte. Y los análisis genéticos con las especies de equinos modernos revelan que el mecanismo genético de generación de franjas está arraigado en todos ellos, sólo que en la mayoría, los genes que controlan la aparición de rayas están inhibidos. Esto tiene una consecuencia importante: en vez de considerar  las cebras como caballos o asnos rayados, debemos considerar a los asnos, onagros y caballos como cebras sin rayas.

Árbol evolutivo de los équidos vivientes.

Ahora surge la pregunta obvia, ¿para qué sirven las rayas? Existen muchas hipótesis, casi todas tienen que ver con los depredadores como leones y otros grandes gatos. Según estas ideas, las rayas sirven para confundir la vista del depredador y que no sepa distinguir organismos individuales. Suena bien, pero surge un problema, cuando las cebras no eran totalmente rayadas ¿cómo se funcionaba esta defensa? O bien, ¿cómo es que el quagga sobrevivía sin estar completamente rayado y cómo le hacen los burros, asnos, onagros y caballos sin rayas? Al parecer estamos viendo con el lente al revés. Esta función de protección parece ser una consecuencia de las rayas, no la razón de su origen.

Izquierda, cebras de montaña en manada. Derecha, cebra de Grevyi en solitario.

Un equipo de investigadores descubrió en 2012 que la razón de las rayas de las cebras puede tener más que ver con los tábanos que con los leones u otros depredadores. En síntesis, la luz rebota en un équido de color uniforme de forma uniforme y esto resulta sumamente atractivo para los tábanos (unas moscas chupasangre que "pican" realmente horrible y que transmiten parásitos microscópicos), mientras que en las cebras produce un patrón de dispersión de luz que no resulta atractivo para estos moscardones voraces. Así, el evitar a estos bichos y las enfermedades que transmiten pudo haber sido un mecanismo de selección más potente que el de los depredadores, después de todo consideremos lo siguiente: donde han vivido los caballos y cebras siempre hay moscardones, pero no siempre leones y la cebra de Grevyi vive en solitario, al no formar manadas como las otras, sus rayas le son de muy poca utilidad para despistar leones.

Izquierda, experimento con diferentes patrones de color para observar si los tábanos preferían ciertos patrones. Derecha, patrón de luz polarizada en una cebra, note que el patrón no es uniforme.

Así que ya lo sabe estimado lector. Las cebras son negras con franjas blancas, el color original no era negro, sino rojizo. Los asnos, onagros y caballos son en realidad cebras sin rayas. Las franjas sirven para confundir leones y otros depredadores, pero originalmente surgieron como defensa anti-tábano. Sin duda la historia natural de estos équidos es interesante y compleja. Aprender sobre ellas nos lleva a aprender de otros équidos y a hacernos preguntas interesantes sobre ellos, sin duda su estudio dista de terminar o dejar de ser importante.

FUENTES:

Prothero, D. R., & Schoch, R. M. (2003). Horns, tusks, and flippers: the evolution of hoofed mammals. Johns Hopkins University Press.

Egri, Á., Blahó, M., Kriska, G., Farkas, R., Gyurkovszky, M., Åkesson, S., & Horváth, G. (2012). Polarotactic tabanids find striped patterns with brightness and/or polarization modulation least attractive: an advantage of zebra stripes. The Journal of Experimental Biology, 215(5), 736-745.

Notas cortas: El tarsero y la evolución de la visión a color

En lo que respecta a la visión, somos de los pocos mamíferos agraciados que vemos en tres colores. Esto se debe a que del espectro visible de luz, captamos las ondas verdes, azules y rojas; colores con los que podemos ver toda una gama de vívidas combinaciones de estos tres básicos. Pero no se confunda, no somos los animales que vemos 'mejor', pues la mayoría de las aves, reptiles e insectos pueden ver una porción mayor del espectro de luz, que incluye el ultravioleta. Y aún con sus poderosos ojos, sólo captan una porción insignificante de todo el espectro lumínico.

Distintas visiones en el reino animal. A la izquierda y de arriba a abajo: el espectro que podemos ver los humanos y otros simios con vision ticromática; el espectro que ven la mayoría de los mamíferos; el espectro que ven la mayoría de los artrópodos terrestres; el espectro visible para la mayoría de las aves; el espectro visible para la mayoría de los anfibios y reptiles. Ilustraciones de Kawasaki Satoshi (excepto por la imagen vectorial de una persona). A la derecha y de arriba a abajo: fotografía retocada para simular la visión de humanos, perros, abejas, aves y reptiles. Abajo espectro completo de luz señalando las longitudes de onda.

Cuando hablamos de evolución de la visión en humanos y otros primates avanzados, la teoría generalmente aceptada es que los primates ancestrales, al ser nocturnos, tenían sólo dos tipo de conos (células fotoreceptoras especializadas) que les permitían ver el espectro azul y amarillo, pero no el rojo. Cuando estos primates cambiaron su modo de vida para ser dirunos, desarrollaron un tercer tipo de cono, que les permitió ver el rojo y de ellos heredamos nuestra visión a todo color. Después de todo, para distinguir los frutos maduros se requería poder verlos y la mayoría son rojos.

Izquierda: representación de la anatomía de un ojo humano. Derecha, fotografía del ojo de un chimpancé común. Esquema del ojo de Nature.com, fotografía del chimpancé de guardian.co.uk.

Recientemente se publicó un estudio en la prestigiosa revista "Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences" donde se infirió la visión tricromática en dos especies de tarseros al analizar  genes asociados a la presencia de tres tipos de conos en los ojos. Esto supone que los primates tempranos poseían ya visión a color desde muy temprano en su historia evolutiva, desde el Eoceno. Y que algunos de ellos -como los tarseros- simplemente regresaron a la vida nocturna, con todo y sus conos que fueron y son útiles en el alba y el crepúsculo para distinguir insectos -su dieta principal-. Esto supone que los primates modernos que no poseen visión tricromática la perdieron secundariamente y que esta evolucionó en nuestro grupo durante el Paleoceno tardío-Eoceno temprano, entre hace unos 59 a 50 millones de años.

Especies de tarseros analizadas en el estudio.

EVIDENCIAS:
- Análisis del registro fósil de primates.
- Análisis filogenéticos de primates.
- Análisis genéticos con Tarsius bancanus, Tarsius syrichta y Tarsius tarsier.

FUENTE:
Melin, A. D., Matsushita, Y., Moritz, G. L., Dominy, N. J., & Kawamura, S. (2013). Inferred L/M cone opsin polymorphism of ancestral tarsiers sheds dim light on the origin of anthropoid primates. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 280(1759).

Notas cortas: mordidas gatunas

Seguimos en la semana "Quiero saber más". Esta ocasión, esta nota corta es una continuación de "Mordidas y pirañas".

Todos los gatos, extintos y modernos pertenecen a la familia Felidae, misma que se originó hace unos 25 millones de años en Eurasia. Taxonómicamente, este grupo de carnívoros feliformes se divide en cuatro subfamilias: los extintos y poco conocidos proailurinos (Proailurinae) que se piensa son los ancestros de todos los félidos; los también extintos macairodontinos (Machairodontinae), popularmente conocidos como gatos dientes de sable; los panterinos (Pantherinae) que incluyen a los gatos más grandes que hayan existido como leones y tigres y finalmente los felinos (Felinae), que incluyen formas más pequeñas (por lo general) que son similares e incluyen a los gatos domésticos.

Diagrama de la evolución y tiempos de divergencia de las distintas subfamilias de Félidos. Los gatos encima de cada subfamilia son algunos de sus representantes.

Las tres últimas familias de félidos (Machairodontinae, Pantherinae y Felinae) fueron las más exitosas y ocuparon los nichos de depredadores tope en sus redes tróficas. En ocasiones miembros de estas subfamilias coexistieron y de alguna forma no existió competencia fuerte entre ellos. De haber sucedido esto, las especies comienzan una fase de competencia intensa que termina con la exclusión competitiva y extinción de una de las especies y esto es algo que no vemos en el registro fósil. Resulta curioso además que no existieron ni macairodontinos ni panterinos del tamaño de felinos (salvo rarísimas excepciones), sino que se mantuvieron relativamente uniformes en sus tallas. La respuesta a estas incógnitas puede estar explicada en función de sus hábitos de caza, pero particularmente con la forma de morder.

Grandes félidos que coexistieron en Norteamérica durante el Pleistoceno, reconstrucción de Dantheman. De izquierda a derecha: Panthera leo atrox, el león americano (un panterino), Homotherium serum, el dientes de cimitarra (un macairodontino), Smilodon fatalis, el dientes de sable (otro macairodontino), Panthera onca, el jaguar (otro panterino), Miracinonyx trumani, el guepardo norteamericano (un felino) y Puma concolor, el puma (otro felino). En esta figura están excluidos felinos pequeños como ocelotes, tigrillos, jaguarundis, linces y otros.

Resulta que un estudio en 2008 sugiere que las diferencias entre los cráneos de los gatos influía de forma directa en sus capacidades mordedoras y estas capacidades influían a su vez en su selección de presas y así se lograba la exclusión competitiva sin que las especies compitieran hasta la extinción. Los gatos dientes de sable al parecer se fueron especializando de tal forma que sus mordidas se fueron haciendo cada vez más débiles, lo que sugiere una estrategia bastante especializada de matanza. Por otro lado, los demás gatos muestran una mordida uniforme en toda la mandíbula, lo que los pone en una categoría poco especializada que les proporciona la ventaja de poder comer casi de todo. Las diferencias entre los cráneos de los panterinos y los felinos está en que los panterinos poseen una fuerza de mordida mayor por la ampliación de los músculos maseteros y el ensanchamiento del cráneo, adaptaciones ligadas a la caza de presas grandes y el forcejeo.

Comparación de fuerzas de mordida entre félidos panterinos (barras rojas), felinos (barras naranjas) y macairodontinos (barra morada).

EVIDENCIAS:

- Estudios filogenéticos de félidos

- Anatomía comparada

- Estudio de morfometría geométrica en cráneo y mandíbulas de distintos gatos fósiles y modernos

FUENTE:

http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0002807

Notas cortas: Mordidas y pirañas

¿Los tiburones blancos poseen la mordida más fuerte de entre todos los 'peces' cierto? Bueno, ese parecía ser el caso sin embargo, un nuevo estudio sugiere que en realidad son las pirañas y no los tiburones los poseedores de la máxima mordida de entre todos los 'peces'.

La fuerza de la mordida se mide en PSI (libra-fuerza por pulgada cuadrada), sin embargo, para uniformizar al sistema internacional de unidades se usa el Newton (kg m/s2) como unidad de fuerza. El problema surge al comparar mordidas de diferentes animales, para lo que surgió el coeficiente de fuerza de mordida (BFQ por sus siglas en inglés), que es básicamente la fuerza de mordida dividida entre la masa (peso) del animal.

Los estudios sugieren que de los animales modernos, el cocodrilo de agua salada es el de la mordida más poderosa (346 BFQ), seguido por la piraña negra (250 CFQ) y el diablo de Tasmania (181 BFQ). La fuerza de mordida humana es de sólo 15 BFQ. Por otro lado, el animal de la mordida más poderosa registrada es el Tyrannosaurus rex con 967 BFQ.

Fuerza de mordida en BFQ. Las barras rojas representan especies modernas y las negras, especies extintas. Las imágenes de las especies están en el orden de la lista del gráfico de izquierda a derecha y de arriba a abajo, excepto Homo sapiens, nuestra especie encabezando la lista. CLIC PARA AMPLIAR

EVIDENCIAS:
-Medida directa de mordida en animales modernos.
-Cálculo de fuerza de mordida conociendo la anatomía mandibular ósea y muscular.

FUENTES:
http://www.sciencedaily.com/releases/2012/12/121220160727.htm?utm_source=feedburner&utm_medium=feed&utm_campaign=Feed%3A+sciencedaily%2Ffossils_ruins%2Fpaleontology+%28ScienceDaily%3A+Fossils+%26+Ruins+News+--+Paleontology%29

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1564077/pdf/rspb20042986.pdf