Nuevo examen de un pez considerado ‘fósil viviente’ cambia la comprensión de la evolución craneal de los vertebrados

El celacanto es conocido como un “fósil viviente”, ya que su anatomía ha cambiado muy poco en los últimos 65 millones de años. A pesar de ser uno de los peces más estudiados de la historia, aún guarda sorpresas que pueden transformar nuestra comprensión de la evolución de los vertebrados. Así lo revela un estudio publicado en la revista Science Advances por investigadores de la Universidad de São Paulo (USP), en Brasil, y del Smithsonian Institution, en Estados Unidos.

En un nuevo examen de la musculatura craneal del celacanto africano (Latimeria chalumnae), los autores realizaron descubrimientos que demostraron que solo el 13 % de las novedades evolutivas musculares previamente identificadas para las principales líneas de vertebrados eran correctas. Al mismo tiempo, el estudio identificó nueve nuevas transformaciones evolutivas relacionadas con innovaciones en la alimentación y respiración de estos grupos.

“En última instancia, él es aún más similar a los peces cartilaginosos [tiburones, rayas y quimeras] y a los tetrápodos [aves, mamíferos, anfibios y reptiles] de lo que se pensaba. Y más distinto todavía de los peces de aletas radiadas, que representan cerca de la mitad de los vertebrados vivientes”, explica Aléssio Datovo, profesor del Museo de Zoología (MZ) de la USP, apoyado por la FAPESP, quien lideró el estudio.

Entre las supuestas novedades evolutivas erróneamente atribuidas a los celacantos se encuentran músculos responsables de la expansión activa de la llamada cavidad bucofaríngea, que va de la boca a la faringe. Este conjunto muscular está directamente relacionado con la captura de alimento y la respiración. Sin embargo, el estudio demostró que esos supuestos músculos en celacantos eran, en realidad, ligamentos: estructuras incapaces de contraerse.

Los peces de aletas radiadas (actinopterigios) y los de aletas lobuladas (sarcopterigios) se separaron de un ancestro común hace aproximadamente 420 millones de años. Los sarcopterigios incluyen peces como el celacanto y los peces pulmonados, pero también a todos los demás tetrápodos, ya que evolucionaron a partir de un ancestro acuático: mamíferos, aves, reptiles y anfibios.

En los peces de aletas radiadas, como las carpas de acuario, por ejemplo, es fácil notar cómo la boca se desplaza para succionar el alimento. Esta capacidad otorgó a los actinopterigios una enorme ventaja evolutiva, tanto así que hoy en día constituyen cerca de la mitad de todos los vertebrados vivientes.

Esa es una diferencia fundamental con respecto a otros peces, como el celacanto y los tiburones, que se alimentan principalmente mordiendo a sus presas.

“En estudios anteriores, se asumía que este conjunto de músculos que permite una mayor capacidad de succión también estaba presente en los celacantos y, por lo tanto, que había evolucionado en el ancestro común de los vertebrados óseos. Lo que ahora demostramos es que eso no es cierto. Esa característica solo surgió al menos 30 millones de años después, en el ancestro común de los peces de aletas radiadas actuales”, señala Datovo.

Entre bastidores

Los celacantos son peces extremadamente raros de encontrar en la naturaleza, ya que viven a unos 300 metros por debajo de la superficie del agua y pasan el día dentro de cuevas submarinas.

Parte de la explicación de por qué han cambiado tan poco desde la extinción de los dinosaurios es precisamente esta: sin depredadores y en un entorno relativamente protegido, las alteraciones en su genoma han sido lentas, como lo mostró un estudio de 2013 publicado en la revista Nature.

Con una existencia en la Tierra de alrededor de 400 millones de años, los celacantos eran conocidos inicialmente solo por sus fósiles. Recién en 1938 se encontró un ejemplar vivo, para sorpresa de la comunidad científica. En 1999, se describió otra especie (Latimeria chalumnae) en los mares de Asia.

Dada la rareza de ejemplares disponibles en museos, los investigadores de la USP y del Museo Nacional de Historia Natural del Smithsonian Institution tuvieron que ser persistentes para conseguir que alguna institución prestara ejemplares para ser disecados.

Finalmente, el Field Museum de Chicago y el Virginia Institute of Marine Science, ambos de Estados Unidos, aceptaron prestar un ejemplar cada uno. El mérito de haber logrado ese préstamo, según Datovo, es de G. David Johnson, coautor del artículo.

Nacido en 1945, Johnson fue “probablemente el mayor anatomista de peces de su tiempo”, según Datovo. Falleció en noviembre de 2024 tras un accidente doméstico, mientras el estudio aún se encontraba en proceso de revisión.

Contribución

“A diferencia de lo que pueda parecer, disecar un ejemplar no significa destruirlo, siempre que el procedimiento se haga correctamente”, afirma Datovo.

El investigador, que realiza este tipo de estudios desde hace más de 20 años, tardó seis meses en separar todos los músculos y huesos craneales del celacanto. Ahora, esas estructuras están preservadas y pueden ser estudiadas individualmente por otros científicos, sin necesidad de disecar otro ejemplar.

Al observar con sus propios ojos cada músculo y nervio, los autores pudieron señalar con certeza qué estructuras estaban realmente presentes en la cabeza del celacanto, identificar algunas nunca antes descritas y corregir errores, varios de ellos repetidos en la literatura científica durante más de 70 años.

“Había muchas contradicciones en la literatura. Cuando finalmente logramos examinar los ejemplares, detectamos una cantidad de errores mayor de lo que imaginábamos. Por ejemplo, 11 estructuras descritas como músculos eran, en realidad, ligamentos u otros tipos de tejido conjuntivo. Esto tiene consecuencias drásticas para el funcionamiento de la boca y la respiración, porque los músculos generan movimiento, mientras que los ligamentos solo lo transmiten”, explica.

Debido al lugar que ocupan los celacantos en el árbol evolutivo de los vertebrados, este descubrimiento impacta en la comprensión de la evolución craneal de todos los demás grandes grupos de vertebrados.

Con esta información, el investigador recurrió a imágenes de microtomografía en tres dimensiones de cráneos de otros grupos de peces, tanto extintos como actuales. Estas imágenes son puestas a disposición por otros investigadores que estudian la anatomía de peces cuando realizan escaneos 3D.

A partir de las imágenes de los huesos craneales de peces pertenecientes a linajes completamente extintos, Datovo y Johnson pudieron inferir en qué lugares se insertarían los músculos encontrados en los celacantos, esclareciendo así la evolución de esos músculos en los primeros vertebrados con mandíbula. En trabajos futuros, Datovo pretende analizar las similitudes con los músculos de los tetrápodos, como anfibios y reptiles.

El artículo Coelacanths illuminate deep-time evolution of cranial musculature in jawed vertebrates puede ser leído en: www.science.org/doi/reader/10.1126/sciadv.adt1576.

 

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