Categoría: Evolución biológica

  • Los ocho ojos de las arañas

    Los ocho ojos de las arañas

    Existen unas cuarenta y ocho mil especies de arañas que se distribuyen en prácticamente todos los ambientes terrestres del planeta, con la excepción de los de la Antártida. Con un sólo caso de una curiosa araña herbívora de Centroamérica, la inmensa mayoría de las especies de araña son depredadoras que se alimentan de insectos y otros artrópodos. Casi todas tienen cuatro pares de ojos, que varían mucho en tamaño y función, dependiendo de los hábitos de cada especie. Las arañas que cazan activamente a sus presas, por ejemplo, tienden a poseer grandes ojos capaces de formar imágenes estereoscópicas muy nítidas. En cambio, las especies que usan telarañas para capturar a sus presas generalmente tienen ojos más pequeños, algunos de los cuales sólo detectan movimientos de las luces y las sombras.

    Figura 1. Los cuatro pares de ojos de una araña saltarina: AM ojos anteriores medios; AL anteriores laterales; PM posteriores medios; PL posteriores laterales. La foto original es de J. J. Harrison, Wikimedia Commons.

    ¿Cómo es que las arañas llegaron a tener ocho ojos? La mitología de la tribu Winnebago de Nebraska lo explica en uno de los muchos relatos del origen del mundo que tiene este pueblo originario de la zona de los Grandes Lagos del norte de los Estados Unidos.

    LOS OJOS DE LA ARAÑA
    Una leyenda del pueblo Winnebago (Ho-Chunk)

    Una vez que el Creador del Mundo hubo terminado su obra, buscó a un guardián que pudiera vigilarla. Escogió primero a Tortuga, quien no resultó un buen vigía porque sus cortas patas no le permitían extender bien su cuerpo. El Creador buscó otro guardián. El elegido, Cuervo, tenía una gran visión pero resultó muy dicharachero y regañón, pues nunca callaba y se la pasaba reprendiendo a todos los demás. El Creador tuvo que buscar otro vigilante. El tercer elegido fue Oso, quien resultó un gran vigía porque podía levantarse sobre sus patas y ver muy lejos. Sin embargo, Oso tenía muy mal genio y peleaba con todos. El Creador decidió entonces nombrar a Araña como su nuevo vigía.

    Araña podía trepar en la vegetación, lo que le permitía ver muy lejos. Además, su voz era tan tenue que nadie más que el propio Creador podía escucharla. Al principio, Araña tenía solamente dos ojos, como todos los demás. Complacido con su trabajo, el Creador decidió otorgar a Araña otros seis ojos, para que pudiera divisar en todas las direcciones del mundo. Desde entonces, todas las arañas tienen ocho ojos.

    Basado en D. L. Smith (1997)

    LOS OJOS DE LA ARAÑA
    Una historia evolutiva

    Los dos grupos de artrópodos terrestres más ricos en especies (los insectos y las arañas) descienden de una línea evolutiva muy antigua que surgió en los mares del Cámbrico, hace más de quinientos millones de años. La evidencia fósil muestra que desde entonces algunos artrópodos ya habían desarrollado sistemas visuales con ojos muy complejos, como los de los trilobites y los de un depredador gigante conocido como Anomalocaris.

    Cuando los ancestros de los insectos y los de las arañas invadieron el ambiente terrestre (cada línea por su lado), se dieron cambios importantes en la anatomía y la función de los ojos, como adaptaciones al nuevo ambiente. Los insectos retuvieron el patrón general de un solo par de ojos, generalmente de gran tamaño y constituido por miles de componentes individuales (llamados facetas). A diferencia de estos «ojos compuestos» de los insectos, las arañas desarrollaron un mayor número de ojos, generalmente ocho, con muchas menos facetas. De hecho, en muchos casos las facetas de los ojos de los arácnidos se han fusionado en una sola lente, para constituir un «ojo simple».

    Figura 2. Los insectos tienen un par de ojos compuestos de miles de facetas. En algunas especies los ojos son órganos muy complejos, con facetas y células fotosensibles especializadas en diferentes funciones. ©2020 Héctor T. Arita

    El ojo de algunos insectos contiene facetas especializadas, algunas de las cuales detectan movimiento, mientras que otras forman imágenes más detalladas y otras pueden diferenciar colores o incluso detectar luz ultravioleta. En las arañas, estas diferentes funciones se reparten entre los diferentes tipos de ojos.

    Las arañas saltarinas son especies que acechan y capturan sus presas activamente, sin usar telarañas. Para hacer eso necesitan una visión muy aguda que les permita detectar, perseguir y capturar sus presas. Esta función la cumple el par de ojos anteriores medios (AM, Figura 1), que son enormes y que forman imágenes muy nítidas de un área relativamente pequeña. Al mismo tiempo, las arañas saltarinas pueden ser presa de depredadores más grandes, por lo que requieren también una visión periférica que les permita detectar posibles peligros. Esta otra función la desempeña el par de ojos anteriores laterales (AL en la Figura 1), que son también muy grandes pero que están especializados en cubrir un área de visión mucho más amplia, aunque con menor nitidez.

    Como los ojos AL se proyectan hacia el frente, es posible que los otros cuatro ojos (los pares posteriores, PL y PM en la Figura 1) sirvan para detectar movimientos y sombras provenientes de atrás y de los lados. De esta manera, tal como en la leyenda del pueblo Winnebago, las arañas pueden cubrir con su campo de visión todas «las direcciones del mundo» desde donde se pudiera encontrar algún peligro.

    Otras arañas que persiguen activamente a sus presas tienen configuraciones y funciones de los ojos similares a las de las arañas saltarinas, aunque existen variaciones en cuanto cuales de los ojos cumplen cada función. En las arañas lince, por ejemplo, son los ojos posteriores laterales (PM) los que son más grandes, más proyectados al frente y que proveen las imágenes necesarias para detectar y perseguir las presas. El resto de los ojos son relativamente más pequeños y proyectados en otras direcciones y funcionan principalmente para detectar sombras y movimientos de posibles peligros.

    Figura 3. Una araña lince verde. El círculo marca el órgano especializado con los ocho ojos. © 2020 Héctor T. Arita

    Las arañas que capturan sus presas con telarañas tienen ojos mucho más pequeños y ninguno de ellos forma imágenes muy nítidas. En todos los casos, aún estos diminutos ojos se pueden relacionar con los cuatro tipos ilustrados en la Figura 1. La gran diversidad de sistemas de visión en las cerca de cuarenta y ocho mil especies de arañas representa variaciones en el mismo tema general: cuatro pares de ojos con diferentes grados de desarrollo y con diferentes posiciones.

    Figura 4. Los ojos de una araña lince en vista dorsal (izquierda) y frontal (derecha). Los acrónimos (AM, AL, PM, PL) son los de la figura 1 y muestran la homología (correspondencia evolutiva) entre los ojos de las arañas saltarinas y las arañas lince. ©2020 Héctor T. Arita

    La leyenda de los Winnebago se refiere al origen de los ocho ojos de la araña como una solución a un problema particular. La historia evolutiva del orden Araneae se refiere a las adaptaciones de esos ocho ojos a la multitud de diferentes necesidades de las miles y miles de especies de arañas.

    REFERENCIAS

    Morehouse, N. I., Buschbeck, E. K., Zurek, D. B., Steck, M., & Porter, M. L. (2017). Molecular evolution of spider vision: New opportunities, familiar players. The Biological Bulletin233(1): 21-38. Una revisión técnica de la evolución de los ojos y de la visión entre los arácnidos.

    Smith, D. L. (1997). Folklore of the Winnebago tribe. University of Oklahoma Press. Una compilación de leyendas del pueblo Winnebago, adaptadas y comentadas por un propio miembro del grupo.

    Spano, Lauren, Skye M. Long, and Elizabeth M. Jakob. (2012) «Secondary eyes mediate the response to looming objects in jumping spiders (Phidippus audax, Salticidae).» Biology Letters 8(6): 949-951. Estudio experimental que demuestra las diferentes funciones de los ojos de una especie de araña saltarina.

  • Se cumplen 500 años del regreso de los caballos a América del Norte

    Hace exactamente quinientos años, el 24 de marzo de 1519, los caballos regresaron a México.

    Ese día se produjo la primera escaramuza a gran escala entre la armada comandada por Hernán Cortés y un grupo militar del territorio de lo que hoy en día es México. La expedición de Cortés había llegado a  los humedales de la desembocadura del río Grijalva, cerca de donde hoy se encuentra el poblado de Frontera, Tabasco, y había encontrado resistencia por parte de un numeroso ejército de mayas chontales. El conquistador mandó preparar el armamento para una posible batalla, la que efectivamente se dio al otro día en la región de los pantanos de Centla.

    caballo conquista

    Entre las armas más poderosas de los invasores se encontraban dieciséis caballos, los primeros animales de su tipo que llegaban a la América continental. O, sería más preciso decirlo así, los primeros de su estirpe que regresaban al continente americano

    El grupo biológico de los caballos se originó en América del Norte hace 55 millones de años, y su evolución se dio prácticamente confinada a ese continente. Hace unos pocos millones de años un pequeño grupo de estos animales emigró al Viejo Mundo y originó todas las especies de caballos, cebras y asnos que sobreviven actualmente (que son seis o siete, dependiendo de la taxonomía que se acepte). Mientras tanto, en Norteamérica los caballos se extinguieron hace unos once mil años, al mismo tiempo que los mamuts y otros representantes de la fauna del Pleistoceno.

    el regreso del caballo

    De esta manera, cuando Cortés y su armada desembarcaron en Tabasco, no había habido caballos vivos en Norteamérica desde hacía once mil años. Los corceles del conquistador eran descendientes de caballos domesticados en el Viejo Mundo. En particular, los caballos españoles provenían de un stock del norte de África, introducido a España por los moros a partir de siglo VIII.

    En 2010 publiqué en la revista Ciencias [1] un ensayo sobre la historia evolutiva de los caballos. Reproduzco aquí un fragmento con la historia de los caballos de Cortés y su papel en la batalla de Centla. [2]

    Fragmento de El regreso del caballo: lo macro y lo micro en la evolución

    La Rabona vaciló al sentir el suave piso de los arenales de Centla. El confinamiento y falta de ejercicio habían hecho mella en aquella yegua rucia y el resto de los caballos que venían en la nave. Después de todo, el viaje por mar desde Cuba había sido largo, especialmente para esos nerviosos animales de guerra. Finalmente, luego de acostumbrarse de nuevo al terreno firme, la Rabona y sus compañeros corrían ágilmente por las extensas planicies de la desembocadura del río Grijalva. Era la tarde del 24 de marzo de 1519 y por primera vez en más de diez mil años la tierra mexicana se cubría con huellas de caballo.

    Al día siguiente, los dieciséis caballos que formaban parte del ejército de Hernán Cortés jugaron un papel central en la batalla de Centla, la primera escaramuza que el extremeño enfrentó en su extraordinaria aventura militar que culminó un par de años después con la caída del Imperio Mexica. Las huestes de Cortés, en número de unos quinientos, enfrentaron a un contingente de más de diez mil mayas chontales. Cuando la batalla parecía perdida apareció la caballería “y aquí — relata Bernal Díaz del Castillo— creyeron los indios que el caballo y el caballero eran todo uno, como jamás habían visto caballos”. El efecto fue espectacular y dramático. Los dieciséis jinetes causaron tal daño al ejército local que algunos soldados juraron haber visto al propio Apóstol Santiago comandando la caballería. “Lo que yo entonces vi y conocí — escribe en cambio el realista Díaz del Castillo— fue a Francisco de Morla en un caballo castaño, y venía juntamente con Cortés”. En poco tiempo, los guerreros indios huyeron despavoridos y Cortés había ganado la primera de muchas batallas en las que los caballos fueron protagonistas.

    Los primeros corceles españoles llegaron al Nuevo Mundo en el segundo viaje de Cristóbal Colón y todavía en el momento de la expedición de Cortés estaban confinados a La Española y Cuba y se contaban entre los bienes más caros en las incipientes colonias españolas. “En aquella sazón […] no se podía hallar caballos ni negros si no era a peso de oro”, explica Díaz del Castillo. En la Probanza de Villa Segura se asienta que Cortés había comprado una yegua por 70 pesos de oro y 150 puercos a un peso y dos reales cada uno. Otras partes del documento afirman que Cortés había desembolsado entre 450 y 500 pesos por cada uno del resto de los caballos, pero solo había gastado 600 pesos para el sueldo de todos los marineros y 200 para el del piloto mayor, Antón de Alaminos. ¿Por qué eran los caballos tan apreciados?

    Para contestar la pregunta basta leer las crónicas de la conquista de América. En cualquier batalla en terreno abierto la presencia de unos pocos soldados a caballo era suficiente para derrotar contingentes de miles de guerreros nativos. En México, Cortés y sus quinientos españoles lograron vencer a un ejército de veinte mil tlaxcaltecas, quienes posteriormente resultaron invaluables aliados del conquistador. En Perú, Pizarro logró la captura de Atahualpa en Cajamarca con un puñado de españoles y en contra de treinta mil elementos de la crema y nata del ejército inca.  Sin duda los españoles tuvieron una ventaja tecnológica con sus espadas y armaduras de hierro y con sus primitivas armas de fuego, pero es innegable el papel protagónico del caballo en la conquista de América.

    Gracias a la meticulosidad de Bernal Díaz del Castillo sabemos que además de la Rabona venían con Cortés otros quince caballos, desde el corcel de Cristóbal de Olid, castaño oscuro y “harto bueno”, hasta el de Baena, un ejemplar overo que “no salió bueno para cosa alguna” y el de Cortés, un castaño zaino que posteriormente murió en San Juan de Ulúa. Esta variedad en la complexión, la capa —color de pelaje— y temperamento de los caballos es un reflejo de la diversidad de formas comprendidas dentro de la categoría genérica de “caballo ibérico”, que incluye una gran variedad de formas, entre las que se encuentran las famosas razas lusitana y andaluza.

    Tanto entre las especies silvestres como entre las domesticadas, la única manera de entender la diversidad presente es estudiando el pasado. […] La historia evolutiva de los caballos, incluyendo la de los dieciseis corceles de Cortés comienza, irónicamente, en Norteamérica hace 55 millones de años.

    […]

     

    [1Arita, H. T. 2010. El regreso del caballo: lo macro y lo micro en la evolución. Revista Ciencias 97:46-55.

    [2] En 2019, el congreso del estado de Tabasco declaró oficialmente la conmemoración del Día de la Batalla de Centla el 25 de marzo de cada año.

  • El gusano churro

    Xenoturbella
    Xenoturbella bocki, una de las especies de los mares de Suecia

    Un artículo en el número de hoy de Nature (4 de febrero de 2016) anuncia el descubrimiento de cuatro especies de animales nuevos para la ciencia. Tres de ellos han sido hallados en los mares mexicanos y representan adiciones notables para la fauna del país. De hecho, estas tres nuevas especies son registros para México de un phylum hasta ahora no representado en el catálogo de la biodiversidad del país.

    La noticia, sin embargo, probablemente pasará inadvertida porque no se trata de animales espectaculares o carismáticos, como algún feroz carnívoro, un vistoso reptil o un colorido pájaro. Se trata en cambio de unos modestos gusanos marinos que entre sus características principales se encuentra la ausencia de cerebro, tubo digestivo, sistema excretor, gónadas o, en general, de cualquier tipo de órgano bien diferenciado.

    El artículo describe cuatro nuevas formas del género Xenoturbella, que en conjunto con las dos que se conocían de los mares someros de Suecia forman un grupo que en algunas clasificaciones constituye un phylum, la categoría taxonómica más amplia dentro del reino animal. Si algunos phyla, como el de los artrópodos, los moluscos o los cordados contienen miles o hasta cientos de miles de especies, el phylum de los xenoturbelidos incluye únicamente seis especies.

    Durante las exploraciones en la profundidad de los mares de California y del golfo de Cortés en México, los científicos del Instituto Scripps de Oceanografía observaron unos extraños animales con apariencia de gusanos aplanados. Al no tener certeza de su identidad, los animales fueron bautizados como “calcetas púrpuras”, pues en efecto las imágenes de ellos semejaban calcetines sucios arrojados en el piso de la recámara de algún desaseado adolescente. Cuando finalmente se pudieron obtener ejemplares y correr pruebas para analizar su DNA, se constató que tales calcetines eran especies desconocidas de Xenoturbella.

    Una de las especies, Xenoturbella monstrosa, es mucho más grande que las formas que se conocían hasta ahora, que miden apenas un par de centímetros. La nueva especie mide hasta 20 cm y fue hallada en las costas de California y del golfo de Cortés. Otra de las formas nuevas, Xenoturbella profunda, se encontró a una profundidad de 3,700 metros, en el canal de Pescadero en el sur del golfo de Cortés.

    Una tercera especie, encontrada a 1,722 metros de profundidad en un cañón submarino frente a la costa de Guaymas, Sonora, fue bautizada como Xenoturbella churro, “por su semejanza con la fritura de masa llamada churro”, según se explica en la descripción de la nueva especie. En efecto, en una de las ilustraciones del artículo se puede ver uno de estos gusanos en el fondo del mar, y su apariencia realmente recuerda la de un churro, excepto tal vez por la falta de azúcar espolvoreada.  [Ver galería de fotos del Instituto Scripps]

    El artículo de Nature presenta también un análisis de las relaciones evolutivas de las especies de Xenoturbella basado en las pruebas de DNA, y las conclusiones generales concuerdan con las de otro artículo publicado en el mismo número de la revista. Xenoturbella y otros gusanos emparentados no están en la rama evolutiva directa de los vertebrados y equinodermos, como hasta ahora se pensaba. Tampoco se encuentran en el linaje que incluye a los moluscos, artrópodos y varios grupos de gusanos, como en otro tiempo se pensó. El gusano churro y sus congéneres representan una línea separada dentro del conjunto de animales con simetría bilateral, es decir que sus cuerpos están organizados en dos partes simétricas a los lados de una línea media.

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    Filogenia muy simplificada que muestra la relación de Xenoturbella con otros grupos animales, de acuerdo con los dos artículos recientes en Nature. Anteriormente se incluía a Xenoturbella con los protostomados o con los deuterostomados

    Debido al parentesco de Xenoturbella con otros gusanos, se ha propuesto que el conjunto de las seis especies sea movido de su propio phylum a uno más amplio, que tiene el horrible nombre de Xenacoelomorpha. En cualquier caso, el descubrimiento del gusano churro y del resto de sus parientes con aspecto de calcetín sucio representa un avance de la mayor importancia en el conocimiento de la diversidad biológica no solo de México sino del planeta entero.

    Referencias

    Bourlat, S.J. et al. 2006. Deuterostome phylogeny reveals monophyletic chordates and the new phylum Xenoturbellida. Nature 444:85-88.

    Cannon, J.T. et al. 2016. Xenacoelomorpha is the sister group to Nephrozoa. Nature 530:89-93.

    Rouse, G.W. et al. 2016. New deep-sea species of Xenoturbella and the position of Xenacoelomorpha. Nature 530:94-97.