Un parto inesperado

Mientras la mayoría de los vertebrados se reproduce mediante la puesta de huevos, los mamíferos actuales –a excepción de los monotremas, como los ornitorrincos– son vivíparos, es decir, dan a luz crías vivas, una vez que el embrión completa su desarrollo en el interior del cuerpo de la hembra. Pero el viviparismo es un mecanismo evolutivo relativamente reciente. Hasta aquí, la paleobiología daba por hecho que los antiguos cinodontes no mammaliaformes, los ancestros de los mamíferos, eran ovíparos, si bien no existen pruebas directas de las modalidades reproductivas de esos taxones extintos.

Sin embargo, un equipo de investigación liderado por un paleontólogo de Exactas UBA acaba de hallar indicios de que el viviparismo apareció en el linaje de los mamíferos más de 90 millones de años antes de lo que se creía.

Mediante un minucioso análisis paleohistológico, lograron identificar una línea neonatal en dos huesos de Chiniquodon theotonicus, un cinodonte que vivió en el Triásico Tardío, en la actual América del Sur, hace unos 236 millones de años. Y a partir de esa pista pudieron constatar que la masa corporal de ese animal al nacer, en comparación con su tamaño adulto, es asimilable a la observada en los mamíferos placentarios actuales, notablemente superior a la registrada en otros mamíferos (monotremas y marsupiales) y reptiles (lagartos, serpientes, tortugas, cocodrilos y aves).

La clave del trabajo la dio el análisis de la microestructura de los huesos fósiles hallados en el Parque Nacional Talampaya, en la provincia de La Rioja.

Los resultados del trabajo, publicados en la revista Frontiers in Mammal Science , sugieren que el viviparismo no fue exclusivo de los terios –los modernos mamíferos vivíparos–, sino que apareció, al menos en algunos cinodontes, entre 90 y 95 millones de años antes.

Para contextualizar la magnitud de este hallazgo, vale la pena retroceder en el tiempo y remontarse a los primeros vertebrados que, ya en tierra firme, desarrollaron una estructura reproductiva, el huevo amniota, que les permitió independizarse del agua a la hora de reproducirse. “Dentro de los amniotas –explica el paleontólogo Leandro Gaetano, investigador del Instituto de Estudios Andinos “Don Pablo Groeber” (IDEAN, UBA-CONICET), especializado en el estudio de la evolución de los cinodontes no mamalianos y primer autor del paper– hubo dos grandes linajes: el de los saurópsidos, del que derivan los reptiles actuales, y el que dará origen a los mamíferos, los sinápsidos. Los sinápsidos surgen en el Carbonífero, hace 320 millones de años, y dentro de ese linaje, en el Pérmico más tardío o principios del Triásico, hace unos 260 millones de años, aparecen los cinodontes”.

“Los cinodontes –continúa– empiezan a tener características que hoy, a nuestros ojos, nos los hacen parecidos a los mamíferos. Cinodonte significa ‘diente de perro’: en efecto, aparece un paladar secundario, dientes diferenciados, etc. Y entre los cinodontes, por fin, surge un pequeño grupo que son los mamíferos. Hoy representados por tres grupos: monotremas, marsupiales y placentarios”.

Los monotremas ponen huevos. Los terios –el grupo que incluye a marsupiales y placentarios– dan a luz a crías vivas. Los marsupiales, como el canguro o la comadreja, lo hacen con un tiempo muy corto de gestación: las crías salen del útero y terminan su desarrollo en el marsupio, la bolsa que tienen las hembras en la panza. Y luego está el gran grupo de los placentarios, que incluye a los humanos.

“Chiniquodon theotonicus –así llamado por el sitio donde se encontró el primer ejemplar, Chinicuá, en Río Grande do Sul, Brasil– es un cinodonte no terio. Es decir, los terios, vivíparos, todavía no habían aparecido, faltaban 90 millones de años para que aparecieran. Es un cinodonte del Triásico, perteneciente a un grupo conocido como probainognatios, un linaje del que después surgirían los mamíferos y, dentro de los mamíferos, los terios”, precisa Gaetano.

La clave del trabajo la dio el análisis de la microestructura de los huesos fósiles hallados en la Formación Chañares, en el Parque Nacional Talampaya, en la provincia de La Rioja. “A medida que un organismo animal crece, los cristales de fosfato de calcio que forman los huesos se van orientando de determinada manera. Si el animal crece más lento, esos cristalitos se ordenan mucho mejor, porque tienen tiempo de ordenarse. Si crece muy rápido, ese proceso es más desorganizado. La microestructura de cristales dentro del hueso permite inferir esa tasa de crecimiento y, en algunos casos, calcular la edad de un animal. Son como los anillos de un árbol”, grafica el paleontólogo del IDEAN.

Se trata de una hipótesis disruptiva para la interpretación corriente de la evolución reproductiva de los mamíferos: esa especie de cinodonte pudo haber dado a luz crías vivas.

“Ahora bien, los tejidos de un embrión muy rara vez se preservan, ya que con el crecimiento son rápidamente reabsorbidos y se genera en el hueso una cavidad central. Por lo que usualmente no es posible analizar cómo fue el crecimiento antes e inmediatamente después de nacer. Pero acá nosotros encontramos tejido embrionario, en el centro del hueso, que por alguna razón no se reabsorbió”.

Al estudiar la microestructura ósea de dos huesos largos de ese ejemplar, la ulna (el cúbito) y el fémur, los investigadores lograron identificar una línea neonatal que indica una brusca aceleración en la tasa de crecimiento, inmediatamente después del alumbramiento.

“Imaginemos un animal en un huevo o en la panza de su madre. Tiene un espacio confinado para crecer. Entonces, crece despacio. Porque si pega un estirón adentro de la panza, no entra. Tiene que terminar de formarse antes de poder salir, pero una vez que sale, el espacio es infinito. ¿Qué tiene que hacer entonces? Crecer lo más rápido posible, para que no se lo coma un depredador. Ahora bien, en todos los organismos actuales estudiados, al nacer se forma en los huesos una línea microscópica relacionada con un cambio brusco en la tasa de crecimiento”. A manera de ejemplo, un humano recién nacido, que en nueve meses creció hasta tres kilos en promedio, una vez fuera de la panza puede duplicar su peso en solo tres meses.

Esa marca microscópica, entonces, les permitió estimar la masa corporal del Chiniquodon recién nacido, abriendo la puerta a una hipótesis disruptiva para la interpretación corriente de la evolución reproductiva de los mamíferos: que esa especie de cinodonte pudo haber dado a luz crías vivas.

Este cinodonte paría crías relativamente grandes respecto de su tamaño adulto, lo que indicaría que el desarrollo embrionario se producía dentro del útero materno.

“Hay publicaciones que, si bien no se refieren puntualmente a la presencia de viviparismo, señalan limitaciones y cambios en el tamaño de reptiles ovíparos que podrían estar vinculados con modificaciones en el modo de reproducción por huevos. A partir de esa idea –cuenta Gaetano–, buscamos una base de datos con miles de vertebrados actuales, que incluyera todo, mamíferos y reptiles, para poder comparar el peso al nacer y el peso de un individuo adulto y contextualizar nuestras estimaciones de peso en Chiniquodon. Y lo que vimos es que se sitúa en medio de los placentarios. Cuando nacen, la mayoría de los reptiles (incluyendo lagartos, serpientes, tortugas, cocodrilos y aves) pueden alcanzar hasta el 6% de la masa corporal del adulto. Los monotremas y los marsupiales también producen crías relativamente pequeñas con respecto al adulto. Pero en los mamíferos placentarios, los porcentajes pueden ser bastante más altos, hasta el 20%. Este animal se parecía mucho más a un mamífero placentario que a cualquier otro amniota viviente”.

Este cinodonte, entonces, paría crías relativamente grandes respecto de su tamaño adulto, lo que indicaría que el desarrollo embrionario se producía dentro del útero materno. Pero durante décadas, y a contramano de este hallazgo, la comunidad paleobiológica dio por aceptado que la forma reproductiva ancestral de los mamíferos era la puesta de huevos, y que el viviparismo solo apareció más recientemente en este linaje.

Gaetano advierte que estamos ante “la primera evidencia indirecta de viviparismo” en animales tan antiguos, antepasados de los mamíferos. Una confirmación definitiva demandará estudios complementarios. “Ocurre –dice– que tampoco hay evidencia de que esos animales fueran ovíparos. O sea, no hay evidencias en absoluto, porque no tenemos al animal pariendo ni tenemos los huevos. Pero este indicio sugiere fuertemente que estos cinodontes se reproducían de una forma parecida a los placentarios, es decir, daban a luz crías vivas”.

“Pero además, esas crías eran grandes, porque los marsupiales dan a luz crías vivas pero muy pequeñas, que terminan desarrollándose en la bolsa. Este cinodonte, que recuerda a un perro, se parece más a un placentario. Y esto es algo que nadie esperaba”.

La aparición del viviparismo pudo haber significado una importante ventaja evolutiva para los cinodontes, que prosperaron en el Triásico.

“Este animalito –insiste Gaetano– viene a romper un poco los moldes. En rigor, podría ser un caso de adquisición del viviparismo independiente a la de los terios. Pensemos que el viviparismo ha aparecido en peces y reptiles, los ictiosaurios eran vivíparos, muchos animales actuales también, como algunos tiburones y víboras. Conocemos unos 150 eventos de adquisición y pérdida del viviparismo independientes, es decir, no es una característica adquirida únicamente por los mamíferos, sino que evolutivamente va y viene, fue y vino”.

Estos resultados implican que el viviparismo pudo haber surgido en el linaje de los mamíferos entre 90 y 95 millones de años antes de lo que se creía, no entre finales del Jurásico y comienzos del Cretácico, sino en el Triásico Superior, un período de reorganización de los ecosistemas después de una gran extinción masiva, una de las más devastadoras para la vida y bastante anterior a la causada por el meteorito que acabó con los dinosaurios.

“En este contexto, la aparición del viviparismo pudo haber significado una importante ventaja evolutiva para los cinodontes, que prosperaron en el Triásico”, sostiene Adriana Mancuso, investigadora del Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales, que estudia la evolución de los ecosistemas terrestres de la Argentina en los períodos Pérmico y Triásico y también participó del trabajo.

En tanto mecanismo que modifica el vínculo entre la madre y las crías durante el desarrollo, el viviparismo –explica– ofrece protección frente a condiciones ambientales cambiantes, períodos de escasez y amenazas de depredadores. “Obviamente, no es lo mismo que poner un huevo, tener que incubarlo, protegerlo con mayor o menor exposición y riesgo, dependiendo de la dinámica social y de cuidado parental de cada especie. Pero es difícil decir qué condiciones ambientales resultaron favorables para estos animales en tanto vivíparos –advierte Mancuso–. Es cierto que estamos en el Triásico, es un momento complicado, venimos de una extinción, tenemos ambientes más áridos en los interiores continentales, pero no podemos afirmar que sea el viviparismo lo que explique su éxito evolutivo”.

En cualquier caso, el tejido embrionario de cinodonte es el primer gran hallazgo del paper. Muchas especies de sinápsidos se han “cortado” para analizar su microestructura ósea y, explica Gaetano, es la segunda vez que se encuentra algo así entre los sinápsidos, la primera en un cinodonte.

“Ahora hay que empezar a evaluar cinodontes más pequeños, tratar de encontrar juveniles y analizarlos con este enfoque, para confirmar nuestra hipótesis. Hasta aquí era una verdad comúnmente aceptada que no había viviparismo fuera de los terios. Quizás lo más interesante de este trabajo es haber movido un poco el avispero. Esto que hasta aquí nadie cuestionaba, bueno, hay que repensarlo”, sostiene Gaetano.

El paleontólogo destaca la gran cantidad de fósiles que se hallan en la Argentina, con altos niveles de preservación, incluso en yacimientos donde los restos permiten inferir asociaciones de animales y describir ecosistemas enteros, pero también pone de relieve la excelente formación del recurso humano paleontológico, que en definitiva es la que fortalece la vocación por investigar.

De hecho, este significativo hallazgo surgió durante un curso de posgrado que dictaba en Exactas UBA otro de los autores del trabajo, Ignacio Cerda –investigador del CONICET en el Instituto de Investigación en Paleobiología y Geología, dependiente de la Universidad Nacional de Río Negro–, sobre el estudio paleobiológico de vertebrados fósiles a partir de su microestructura ósea. “Estaba explicando: ‘Bueno, este es un juvenil de cerdo, y esta es la línea neonatal’. Y María de los Ángeles Miceli Baro, estudiante avanzada de Paleontología, que también firma el artículo, dice: ‘Pero eso yo lo tengo en mis muestras de Chiniquodon’. O sea, todo esto empezó en un contexto de formación –concluye Gaetano–. Y no a partir de una pregunta para la que buscábamos respuestas, sino al revés. Teníamos una evidencia que nos impulsó a investigar, y el interés de hacerlo”.