MITOLOGÍA NATURAL

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  • La vida en transición: Tiktaalik y la evolución de los vertebrados

    Sedna, la hija del dios creador Anguta, es una figura femenina de gran importancia en las tradiciones inuit.  En una de las muchas historias de la vasta mitología de los pueblos del Ártico, Anguta está tan furioso por la desobediencia de su hija que la arroja al mar desde un kayak.  Cuando Sedna intenta regresar al bote, su trastornado padre le corta los dedos, que se convierten en los animales del mar que sirven de alimento a los inuit.  Sedna, por su parte, se ve forzada a habitar las frías y oscuras regiones de las profundidades marinas.

    Tiktaalik roseae, Zina Deretsky, National Science Foundation

    En la mitología natural, la historia verdadera del pez tiktaalik es tan fascinante como la de Sedna y tiene que ver con la tierra de los inuit, con el origen de los dedos y con la evolución de los animales del agua y la tierra.  Tiktaalik roseae es un pez de finales del Devónico (hace unos 375 millones de años) con tantas características típicas de los anfibios que puede considerarse una forma de transición entre los peces y los vertebrados terrestres.  Los restos fósiles de este pez fueron hallados en las inhóspitas tierras heladas de la isla Ellesmere, en el territorio canadiense de Nunavut, por lo que sus descubridores decidieron bautizar a la extraña criatura con la palabra tiktaalik, que en el dialecto inuktitut se usa para referirse a un pez de agua dulce de gran tamaño emparentado con el bacalao.

    Tiktaalik, como todos los peces, tenía agallas, escamas y aletas.  En cambio, tenía también pulmones y huesos costales semejantes a los de los vertebrados terrestres, además de que su cabeza tenía movimiento independiente del resto del cuerpo; es decir, tenía un cuello, elemento no existente en los peces.  Además de todo ello, la forma de la cabeza, la estructura de los huesos del oído y, sobre todo, la disposición de los huesos de las aletas apuntan a que Tiktaalik es un representante del tipo de peces que hace millones de años dieron origen a la línea de los vertebrados terrestres, es decir, los ancestros de todos los anfibios, reptiles, aves y mamíferos.

    Una de las estructuras que más claramente muestra el carácter transicional de Tiktaalik es la aleta pectoral, bellamente preservada en el material fósil de Ellesmere.  Para entender la importancia de la aleta de Tiktaalik, comencemos por recordar la estructura ósea de nuestros brazos y manos: articulado al hombro tenemos un hueso largo (el húmero) que a su vez se conecta a un par de huesos (el cúbito y el radio) que forman el antebrazo; la mano es un complejo sistema de huesos constituido por la muñeca (los ocho huesos cortos del carpo), la palma (los cinco huesos alargados del metacarpo) y los dedos (los 14 huesos delgados de las falanges).

    Esta estructura general (un hueso largo, dos huesos, varios huesos cortos y hasta cinco dedos alargados) es fundamentalmente la misma en todos los grupos de vertebrados terrestres y la podemos reconocer (con pequeñas o grandes modificaciones) en las patas de los mamíferos y reptiles, las alas de las aves y los murciélagos, las aletas de las ballenas y los pingüinos y hasta en las extremidades vestigiales como las diminutas manos de los tiranosaurios.

    En la inmensa  mayoría de los peces modernos (los llamados actinopterigios), los huesos de las aletas forman una especie de abanico de espinas alargadas. Sólo en los peces pulmonados y los celacantos (que en conjunto son llamados comúnmente sarcopterigios o peces de aletas lobuladas) encontramos un hueso alargado en la base de la aleta. La aleta de Tiktaalik  es claramente intermedia entre la de los peces modernos y las extremidades de los vertebrados terrestres.  En ella podemos reconocer claramente la estructura un hueso-dos huesos-varios huesos cortos en la que los especialistas pueden reconocer hueso por hueso el arreglo que vemos en todos los vertebrados terrestres.  Como lo ha dicho Neil Shubin, uno de sus descubridores, Tiktaalik era un pez con muñeca.

    En depósitos más antiguos que los de Tiktaalik se han hallado fósiles de peces como  Eusthenopteron en los que la aleta tenía la estructura un hueso-dos huesos.  En capas más recientes, se han encontrado fósiles de anfibios que muestran la disposición moderna ya descrita para los vertebrados  terrestres.  Tiktaalik no sólo muestra la morfología correcta para ser considerado una forma de transición, sino que sus fósiles son además de la antigüedad correcta y corresponden con el ambiente adecuado.  Hace 375 millones de años lo que ahora es el frío ártico canadiense se localizaba prácticamente sobre el ecuador. El ambiente en el que se desarrolló Tiktaalik estaba formado por lagunas someras, probablemente asociadas con el delta de un río.  La anatomía de la aleta de Tiktaalik sugiere que el pez era capaz de usar sus extremidades para anclarse firmemente al fondo fangoso de las lagunas para permanecer parcialmente fuera del agua, como se ve en la ilustración al comienzo de esta nota.

    En la mitología inuit, los dedos de Sedna podían dar origen a nueva vida marina.  En la historia de la vida sobre la Tierra, los huesos de las extremidades de los animales nos dan invaluables pistas para entender el largo camino desde los primitivos peces del Devónico hasta nosotros mismos. Tal vez la próxima vez que volteemos a ver nuestra mano podamos entender que en la estructura de sus huesos ha quedado registrada nuestra historia de más de 375 millones de años.

    Esta página de la Universidad de Chicago contiene gran cantidad de información sobre la historia de Tiktaalik.

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    Neil Shubin y una réplica de Tiktaalik

    ADDENDUM.  [3 de mayo 2011] Cuando esta nota estaba  lista para publicarse se dio a conocer que Neil Shubin, líder del proyecto que condujo al descubrimiento de Tiktaalik y experto en el tema del desarrollo de las extremidades en los vertebrados, había sido electo miembro de la Academia de Ciencias de los Estados Unidos.  Shubin ocupa la cátedra Robert R. Bensley de biología de organismos y anatomía en la Unversidad de Chicago y participa en el comité de biología evolutiva de la misma universidad y en el Museo Field de historia natural de Chicago.

  • ¿Se pueden predecir los terremotos?

    De acuerdo con la mitología japonesa, los terremotos se producen debido a los violentos movimientos de un gigantesco bagre, Namazu, que habita en el interior de la Tierra.  Cuenta la historia que el dios Kashima tiene a su cargo la labor de controlar los espasmos del pez con una roca.  Sin embargo, cuando Kashima se distrae el bagre logra moverse y es entonces que se producen los temblores de tierra.

    Esta historia nos muestra por un lado la preocupación que ha existido desde tiempos inmemorables en el pueblo japonés por los terremotos, y por otro lado nos señala una característica intrínseca de esos fenómenos telúricos: su impredictibilidad.  Así como no es posible saber exactamente cuando Kashima perderá temporalmente el control de Namazu, la ciencia es incapaz hasta ahora de predecir con precisión el momento y el lugar en el que se producirá un terremoto.

    El reciente terremoto de Tohoku del 11 de marzo fue un espantoso recordatorio de que a pesar de los enormes avances científicos la predicción de cuándo y dónde se producirá el siguiente terremoto de gran magnitud es todavía imposible.  Aún en una nación como Japón, que cuenta con la tecnología y la instrumentación más modernas y cuya población es sin duda la mejor preparada del mundo para un terremoto, el evento de Tohoku tomó por sorpresa a todos.  Como reconoce Robert Geller, geofísico de la Universidad de Tokio en un reportaje en el número de hoy de Science, los terremotos más importantes parecen ser siempre los que no son esperados por los científicos.

    Japón se encuentra en una de las zonas más activas del llamado cinturón de fuego del Pacífico, la región en la que se presentan con mayor frecuencia los terremotos más intensos del planeta, por lo que un gran sismo no es un fenómeno inesperado.  Lo que sorprendió a los científicos fue la gran intensidad y la localización del terremoto de Tohoku.  El epicentro se localizó a unos 130 km al este de Sendai, en la prefectura de Miyagi, en una zona en la que se producen terremotos de magnitud de alrededor de 7.5  con intervalos de 30 a 40 años.  El último de esos sismos había ocurrido en 1978, de manera que había una probabilidad relativamente alta de un sismo semejante.  Por el contrario, la probabilidad de un sismo de magnitud 9.0 como el que de hecho sucedió hace unos días era bastante más baja.

    La frecuencia de los terremotos se puede describir muy bien con la ley de Gutenberg-Richter, que predice la frecuencia promedio con la que suceden los sismos de acuerdo con su magnitud.  Por ejemplo, en un periodo y lugar dados, por cada temblor de magnitud 8 que se produzca, habrá aproximadamente 10 sismos de magnitud 7, 100 de magnitud 6 y mil de magnitud 5.  Por supuesto, esta es una «ley», o más apropiadamente, un patrón estadístico.  No hay manera de predecir con exactitud el momento y el lugar en el que sucederá cada evento y el espaciamiento entre evento y evento es sólo un promedio.

    Terremotos de magnitud 8.0 o mayor (USGS)

    Según los datos del Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS), desde 1900 se han producido en todo el mundo 87 terremotos de magnitud 8.0 ó mayores.   En promedio esperaríamos un temblor de tal magnitud cada 1.26 años (87 temblores en 110 años), es decir uno cada aproximadamente 15 meses.  Esto por supuesto no significa que estemos a salvo de un terremoto de esta magnitud por el resto del año dado que ya sucedió el de Japón.  El siguiente gran terremoto podría suceder mañana mismo o dentro de cinco, diez o más años.

    En años recientes hemos sido testigos de algunos de los terremotos más intensos de la lista del USGS.  El terremoto de Tohoku del 2011 (magnitud 9.0) y el de Sumatra de 2004 (magnitud 9.1) son dos de los cinco terremotos más intensos de los últimos 110 años.  Los otros sucedieron en Kamchatka (1952, magnitud 9.0), Alaska (1964, magnitud 9.2) y Chile (1960, magnitud 9.5).  Además, todavía tenemos fresco en la memoria el terremoto de Maule, Chile de febrero de 2010, que tuvo una magnitud de 8.8.

    El terremoto y tsunami de Lisboa 1755

    Sin embargo, existen registros históricos de terremotos que seguramente fueron al menos tan intensos como los que recientemente han ganado los titulares de los periódicos.  En 1755 la ciudad de Lisboa fue destruida por un terremoto que se produjo en el océano Atlántico y que generó un enorme tsunami que arrasó con las zonas costeras de la península ibérica y del norte de África. Se estima que el terremoto de Lisboa debe haber sido de magnitud 9.0 o mayor.

    Con todos estos registros históricos y una mejor comprensión de las causas de los terremotos, los geofísicos pueden hacer estimaciones del riesgo relativo de algunas zonas del planeta.  Respecto a Japón, por ejemplo, se ha dicho que Tokio es una ciudad condenada a desaparecer pues la probabilidad de un sismo de gran magnitud en las cercanías de la ciudad más poblada del planeta es muy alta.  Igualmente, California se ha preparado por décadas para un gran terremoto (the big one) y la historia advierte que lugares como Valparaíso en Chile, Creta en el Mediterráneo y Sumatra en el sureste Asiático sufrirán sin duda temblores de gran magnitud en un futuro no muy lejano.  El problema es, por supuesto, que no podemos decir exactamente cuándo sucederán esos eventos.

    Así como los espasmos de Namazu producen los sismos de acuerdo con la mitología japonesa, en la mitología griega eran los arranques de ira de Poseidón los que producían los terremotos y en la mitología nórdica era Loki, el embaucador, el que sacudía la Tierra cada vez que se acomodaba en su prisión en el interior de la Tierra.  Para la ciencia moderna, los terremotos siguen siendo casi tan impredecibles como para las mitologías antiguas: sabemos con cierta certeza las regiones más vulnerables y conocemos la frecuencia de los sismos; desafortunadamente, no sabemos con precisión cuándo y dónde se producirá el siguiente gran sismo.  ¿Cuándo será que Namazu se moverá de nuevo?

  • La falacia de Loki y la evolución humana

    La figura de la izquierda muestra una representación típica de la evolución del ser humano. Todos hemos visto en diferentes medios, incluso en libros de texto, ilustraciones similares que muestran una progresión desde los monos hasta el ser humano moderno, pasando por una serie de formas intermedias que no podemos llamar de otra manera sino “cavernícolas”. Esta es una imagen que los biólogos evolucionistas y los paleoantropólogos quisieran eliminar para siempre de la mente de la gente.  ¿Por qué? Porque muestra un concepto erróneo del proceso de evolución y en particular del surgimiento de lo que llamamos Homo sapiens.

    Imágenes como esta han propiciado la proliferación de críticas al concepto de la evolución humana desde campos enemigos a la ciencia como el de los creacionistas o literalistas bíblicos. Un conocido mío cree contar con una prueba lógica irrefutable que demuestra la falsedad de la teoría de la evolución. Si el ser humano evolucionó de los monos, va el argumento, en algún momento una hembra mono (un individuo no humano) tuvo que haber dado origen a un hombre (un ser humano) y esto es, según mi conocido, absurdo y demuestra que la evolución es imposible.

    Este argumento siempre me ha recordado la historia de Loki, el famoso embaucador de la mitología nórdica. En una ocasión, Loki hizo alguna apuesta con unos enanos y puso como prenda su cabeza.  Después de perder la apuesta, Loki se presentó con los enanos dispuesto a que estos cobraran su premio.  Sin embargo, Loki escapó del predicamento advirtiendo que los enanos podían tomar con toda confianza su cabeza, pero que de su cuello no podían tocar ni un pedacito.  Los enanos, al no poder encontrar un límite claro entre el cuello y la cabeza de Loki, tuvieron que renunciar a colectar su trofeo.

    Por supuesto, el artilugio de Loki es una falacia, un argumento inválido que parece a primera vista perfectamente verdadero.  La falacia consiste en este caso en intentar definir en conjuntos discretos (cabeza y cuello) un continuo de formas que no tienen un límite definido.  Pues bien, eso sucede con el argumento de mi conocido: ¿Dónde se acaban los monos y dónde empiezan los humanos?  No hay una frontera definida, no hay un momento en la historia evolutiva en la que de pronto una mona haya dado a luz a un ser humano.

    Además, la evolución biológica presenta más complicaciones.  La imagen de una línea evolutiva única “del mono al hombre” representa una enorme simplificación de un proceso que involucra numerosas ramificaciones y muchísimos callejones sin salida. La falacia de Loki se complica aún más pues nos encontramos no con una cabeza y un cuello, sino con un monstruo de decenas de cabezas, similar a la Hidra, la serpiente policéfala de la mitología griega.

    Abajo se presentan las relaciones de parentesco evolutivo entre los simios actuales (los gibones, orangutanes, gorilas, seres humanos y chimpancés).  El esquema está muy simplificado pues no muestra los cientos de formas extintas que han existido.  Según la evidencia más recientes, las dos especies de chimpancé representan el grupo hermano de los seres humanos, pues comparten un ancestro común con nosotros. El grupo humanos + chimpancés a su vez comparte un ancestro común con los gorilas y así sucesivamente.  Como vemos, no hay una progresión lineal «de los monos al hombre» como la que aparecía en los textos antiguos. La evolución tampoco implica que los seres humanos hayan surgido a partir de una de las formas actuales de simios, como parece mostrar la ilustración del principio de esta nota.

    Pensemos en la relación evolutiva entre el chimpancé y el ser humano.  Hagamos el experimento mental de pensar en nuestros ancestros. Podemos recordar claramente a nuestros padres, abuelos y posiblemente a nuestros bisabuelos. Imaginemos que podemos reconstruir nuestro árbol genealógico hasta miles, cientos de miles o millones de años.  En algún punto, hace unos seis millones de años, podríamos encontrar un ancestro en África que formaba parte de una población de simios. Si reconstruyéramos la descendencia de algunos individuos de esta población, esta vez de regreso en el tiempo (o sea, ahora hacia nuestro presente) terminaríamos en algún punto con un chimpancé de algún lugar del África actual.  Lo que hemos reconstruido es una línea de parentesco entre nosotros y los chimpancés actuales a través de una población ancestral común.  ¿Significa esto que descendemos de los chimpancés? No, porque para construir esa línea tuvimos que viajar primero hacia atrás en el tiempo y luego hacia adelante. Lo que muestra este ejercicio es la relación de ancestría común entre los chimpancés y los seres humanos y no una de descendencia directa.

    La falacia de Loki se resuelve en el caso de la evolución de los simios pensando que las diferencias por demás claras que observamos entre las especies actuales resultan de cambios graduales, muy sutiles de una generación a otra, que han producido divergencias que a su vez han originado las formas que vemos hoy en día. Pensar que de pronto un simio dio origen a un humano es como buscar el límite entre el cuello y la cabeza de una hidra de cien cabezas. Los seres humanos no evolucionaron de los simios, siguen siendo simios.