La transformación del hipopótamo
Hace 50 millones de años los cetáceos (ballenas, delfines, orcas) vivían en tierra firme y eran muy similares a los hipopótamos. En su paso a la vida acuática, estos mamíferos sufrieron marcados cambios en su anatomía y fisiología que quedaron grabados en sus genes.
La larga historia de la evolución del delfín comenzó cuando aquel animal ancestral, parecido al hipopótamo, migró de a poco al mar y se fue adaptando a su mundo nuevo. Foto: Juanma Carrillo/Flickr
Son las cuatro de la tarde y la bióloga Magdalena Arias, becaria del CONICET, se encuentra en altamar, cerca de San Antonio Oeste (provincia de Río Negro). Está a bordo de una embarcación de turistas, evaluando el efecto del turismo sobre el comportamiento de los cetáceos. Acompañan al barco más de ciento cincuenta delfines comunes –que viven en altamar y se desplazan en manadas– saltando por todos lados. Saltan los adultos, saltan los jóvenes, saltan las madres con sus crías recién nacidas: una fiesta. Por donde se mire, hay delfines. “Daba la sensación de que, si sacaba la mano, podría tocarlos”, cuenta Arias.
Los delfines, al igual que las ballenas y las orcas, son cetáceos, un grupo de mamíferos que pasan toda su vida en el mar. Sin embargo, estos animales no siempre fueron acuáticos. Hace millones de años, los primeros cetáceos caminaban por tierra firme. Y, si bien en la actualidad tienen forma de pez, en aquellos lejanos tiempos, estos “peces mamíferos” se parecían mucho a los hipopótamos. La transformación llevó aproximadamente 50 millones de años. Su larga historia de evolución comenzó cuando aquel animal ancestral migró de a poco al mar y se fue adaptando a su mundo nuevo.
Al cambiar la tierra por el agua, los cetáceos enfrentaron múltiples obstáculos, que superaron gracias a cambios en su anatomía y fisiología. Una publicación reciente del doctor Michael McGowen y colaboradores en la revista Trends in Ecology and Evolution cuenta cómo la historia de la transformación de los cetáceos quedó “grabada” en sus genes.
Genes inactivados
En cuanto a la dentadura, a lo largo de la transformación del hipopótamo hubo una transición desde especies netamente dentadas, a especies intermedias que poseían tanto dientes como barbas, hasta especies que exclusivamente tenían barbas. Foto: Johannes Lundberg/Flickr.
En el ambiente terrestre, la vista, el olfato y el gusto son fundamentales para obtener alimento y escapar de los predadores, pero en el agua esos sentidos no son importantes. En los cetáceos, muchos de los genes involucrados en los sentidos se fueron inactivando con el paso del tiempo. En la actualidad, estos mamíferos carecen de aparato olfatorio o lo tienen muy reducido. Tampoco poseen papilas gustativas en la lengua. Esto no es sorprendente ya que, como no mastican a sus presas, tienen poca oportunidad de saborearlas. “Los genes inactivados permanecen en el genoma como fósiles genéticos que documentan una capacidad pasada, pero que actualmente está ausente”, aclara McGowen, del Centro de Medicina Molecular y Genética de la Universidad Estatal Wayne (Estados Unidos), en la publicación.
Si bien a lo largo de la evolución muchos genes se fueron silenciando, aparecieron ciertas variantes que favorecieron la vida acuática. Una innovación es la habilidad de escuchar debajo del agua. Los cetáceos con dientes emiten sonidos de alta frecuencia e interpretan los ecos producidos por los objetos a su alrededor, de manera similar a un sonar. Este fenómeno se conoce como ecolocación. Esta capacidad de “oír” surgió a partir de cambios en algunos aminoácidos de la proteína prestina, que está involucrada en la audición. Solamente los cetáceos y los murciélagos son capaces de ecolocalizar los objetos. Esta es una adaptación a “oír” en condiciones de muy baja luz.
Otra importante innovación fue el desarrollo de una mioglobina (proteína en los músculos) con altísima afinidad por el oxígeno. La aparición de este tipo de proteína ocurrió debido al reemplazo de aminoácidos de alta carga. En ballenas, por ejemplo, el 41% del oxígeno que se utiliza durante los buceos proviene del almacenado en la mioglobina. Comparado con otros mamíferos, este porcentaje es excepcionalmente alto, y es por ello que la carne de cetáceos es de un color muy oscuro. Los pinnípedos (focas, lobos marinos y elefantes marinos) que, al igual que los cetáceos, realizan buceos profundos, también poseen una mio-globina de alta afinidad.
Millones de años en unos meses
Durante el desarrollo embrionario hay genes que se activan por períodos cortos y luego son reprimidos para siempre. Los embriones de los cetáceos expresan, a lo largo de los meses que dura su gestación, la historia de su evolución. Por ejemplo, aunque los adultos no tienen patas traseras –ya que se fueron atrofiando hasta desaparecer–, los fetos expresan patas traseras durante los primeros estadios de su desarrollo, pero luego su expresión se silencia para el resto de la gestación.
En cuanto a la dentadura, a lo largo de la transformación del hipopótamo hubo una transición desde especies netamente dentadas, a especies intermedias que poseían tanto dientes como barbas (láminas de queratina), hasta especies que exclusivamente tenían barbas. Si bien en las ballenas adultas solo hay barbas, sus fetos expresan dientes durante su desarrollo, pero luego la expresión de estos genes se silencia para el resto de la gestación, y de la vida.
Entre agosto y octubre de cada año, miles de personas viajan a la costa de la Patagonia argentina a visitar a la ballena franca, que cría allí sus ballenatos. Muchos de estos turistas se embarcan para verlas, sacan centenares de fotos a los gigantes del mar y se emocionan al verlos a pocos metros. Sin embargo, pocos sospechan que las bellas ballenas encierran en sus cuerpos millones de años de evolución, ni tampoco que al acercarse en los barcos pueden perjudicarlas. “Muchas madres se separan de sus crías cuando se acerca una embarcación; esta respuesta, multiplicada por el alto número de avistajes diarios puede resultar en una menor tasa de amamantamiento del ballenato”, comenta Arias, quien estudia el impacto de las embarcaciones turísticas sobre el comportamiento de la ballena franca en el Instituto de Biología Marina y Pesquera Almirante Storni. Si bien es improbable que el efecto del turismo empuje a las ballenas a volver a la tierra, es posible que las empuje a elegir otras zonas donde criar a sus ballenatos.
El huevo o la gallina
¿Las mayores inmersiones en busca de alimentos forzaron a la mioglobina hacia una forma de alta afinidad por el oxígeno? ¿O la modificación de la mioglobina hacia su forma de alta afinidad por el oxígeno permitió a estos animales realizar buceos profundos?
La doctora Bettina Mahler, investigadora asistente del CONICET, aclara: “Si fuera el primer camino se podría explicar por un proceso de selección, en el que los organismos que llegaron más abajo pudieron empezar a alimentarse de presas nuevas con una menor competencia. Esto, a su vez, puede haber favorecido a los organismos que poseían este tipo de mioglobina, ya que les aportaba una mayor aptitud y por lo tanto resultaron más exitosos. Si fuera el segundo camino, esto se podría explicar por una mutación que generó que se captara el oxígeno con mayor afinidad, y luego esa mutación se fijó en la población, pero es más difícil de explicar por selección. El comportamiento de animales buceadores (para alimentarse) puede haber favorecido la evolución de la mioglobina para captar más oxígeno. Por ejemplo, los organismos que colonizan ambientes de altura tienen mayor afinidad por el oxígeno que los que viven a nivel del mar, pero este cambio surge a posteriori”, explica Mahler, docente en el Departamento de Ecología Genética y Evolución de Exactas-UBA.
