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Anatomía y embriología comparadas

La evolución como hecho tiene dos aspectos: el primero es el cambio entre generaciones en el material hereditario, mientras que el segundo es la ascendencia común. Es decir, que todos los organismos vivos compartimos un ancestro común. Vamos a ocuparnos de este segundo aspecto, que resulta de vital importancia para la biología evolutiva moderna debido a su enorme capacidad explicativa.

La ascendencia común cuenta con múltiples clases de evidencias que la apoyan. Sin embargo, si tuviéramos que destacar solamente una clase de evidencias a su favor, probablemente escogeríamos la proveniente de la anatomía comparada.

Anatomía comparada

La vida en la Tierra presenta una diversidad apabullante. Existen millones de especies distintas de organismos, cada una de ellas con su particular forma de vida y su conjunto de adaptaciones específicas para hacer frente a los retos que le presenta su entorno. Sin embargo, detrás de toda esa diversidad hay más orden y semejanza del que podría parecer a primera vista. Pongamos el caso de los animales, y, en concreto, de los vertebrados tetrápodos (animales con una columna vertebral y cuatro extremidades, y que incluyen a mamíferos, aves, reptiles y anfibios). Dentro de este grupo de animales hay especies muy distintas: tenemos la ballena azul, con sus hasta 180 toneladas de peso, que nada por el océano filtrando plancton gracias a sus barbas; tenemos las aves, como los vencejos o los gorriones, que vuelan por el cielo batiendo sus alas; tenemos los reptiles, como los dragones de Komodo o las lagartijas comunes, que se desplazan por el suelo empleando una locomoción cuadrúpeda y se alimentan de carroña o cazan activamente a sus presas; o tenemos a los humanos, que caminamos sobre nuestras “patas traseras” y empleamos nuestras extremidades superiores para todo tipo de tareas.

Aparentemente, podría pensarse que toda esta diversidad de formas y funciones lleva consigo una serie de estructuras internas especiales para cada especie o grupo de organismos. Sin embargo, nada más lejos de la realidad. Si nos centramos en la estructura ósea que subyace a las extremidades de los tetrápodos, lo que nos encontramos es un mismo patrón común que es compartido por todas las especies de vertebrados. Así, las extremidades de los tetrápodos tienen un esquema, que desde la parte más próxima al cuerpo a las más alejada, presenta un hueso, seguido de dos huesos, seguidos de un conjunto de pequeños huesecitos y finalmemente un sistema de varios huesos formando cinco dígitos (ver figura 1). Si concretamos este patrón en el caso de una extremidad superior, lo que nos encontramos es el húmero, el cúbito y el radio, los carpos y metacarpos, y, por último, las falanges.

Figura 1. Estructura anatómica de la extremidad superior de 6 especies de tetrápodos. Obsérvese el parecido entre los huesos de todas las especies.

Independientemente de la función que realicen las extremidades de las distintas especies de tetrápodos, todas ellas comparten este mismo esquema común, que no obstante ha sido modificado para adaptarse al modo de vida característico de la especie en cuestión. Así, en el caso de las aves se han modificado sus carpos y falanges para hacer posible el vuelo. En el caso de las ballenas, el cúbito y el radio se han encogido para poder ejercer como aletas. Y así sucesivamente (véase la Figura 1).

Esta similitud estructural en las extremidades de los tetrápodos fue advertida por gran cantidad de anatomistas a lo largo de la historia. Sin embargo, quien mejor dio cuenta de ella y le dedicó análisis más exhaustivos fue el anatomista Richard Owen, coetáneo de Darwin y famoso, entre otras cosas, por ser haber sido uno de los pioneros del estudio de los dinosaurios. Richard Owen dedicó al tema en cuestión todo un libro, titulado On the Nature of Limbs y publicado originalmente en 1849. En dicha obra Owen acuñó por primera vez el término “homología”, que describió como “el mismo órgano en diferentes animales bajo cada variedad de forma y función”. El concepto de “órganos homólogos” todavía se emplea hoy en biología evolutiva para referirse a los órganos que presentan una estructura común subyacente aunque estos órganos desempeñen distintas funciones en los diferentes grupos organismos.

Richard Owen realizó todos sus estudios de anatomía comparada ajeno a la idea de la evolución. Sin embargo, Charles Darwin reparó en que la idea de la evolución con ascendencia común podía explicar a la perfección por qué especies de animales tan distintas comparten sin embargo un esquema óseo común. Así, razonó que dicho parecido estructural radica en el hecho de que todas las especies de tetrápodos comparten un ancestro común hace millones de años del cual heredaron dicha anatomía común. Desde luego, sin asumir la evolución con ascendencia común es difícil dar cuenta de las homologías estructurales entre los distintos órganos; en cambio, si se asume la ascendencia común, estas homologías cobran sentido, y es fácil ofrecer una explicación satisfactoria de las mismas.

El argumento de que las homologías estructurales se debían a la evolución desde un ancestro común fue rápidamente aceptado tras la publicación de El origen de las especies de Darwin en 1859. Esto hizo florecer todo un programa de investigación que se basaba en las estructuras homólogas para tratar de averiguar las relaciones de parentesco entre las distintas especies y grupos de organismos. Gracias a este programa de investigación, las grandes ramas del árbol de la vida están ampliamente aceptadas, si bien todavía faltan algunos aspectos por completar.

Lo que se ha hallado a lo largo de los últimos 150 años es que las homologías estructurales se pueden establecer a todos los niveles, desde el comportamiento hasta el metabolismo y los genes (tal y como veremos en el próximo apartado). Sin embargo, establecer la existencia de una homología estructural no siempre es sencillo, puesto que hay muchas ocasiones en las que un parecido morfológico no implica necesariamente una homología. Este es el caso de las llamadas “analogías” u “homoplasias”. Las analogías son semejanzas en la forma y función de dos órganos que se producen por el hecho de que dos especies concretas tienen un modo de vida similar, pero dichos órganos no han evolucionado del mismo órgano que poseía un antepasado común. Un ejemplo de analogía pueden ser las alas de los insectos y las de las aves. Otro ejemplo, quizás más llamativo, es la forma fusiforme de los distintos vertebrados marinos pasados y presentes (véase Figura 2).

Figura 2. En estas imágenes puede advertirse la misma forma corporal fusiforme en todos ellos, que por haber evolucionado independientemente en cada uno de ellos, se considera un órgano análogo u homoplásico. A) Delfín, B) Pez napoleón, C) Pingüino, D) Ictiosaurio, que vivió durante la era mesozoica. Imágenes tomadas de wikimedia: A, B, C , D .

Lejos de haber sido heredada de un ancestro común, esta forma fusiforme evolucionó independientemente en cada linaje de vertebrados marinos desde un antepasado común que carecía de ella. En este sentido, se dice que las analogías surgen de un proceso de evolución convergente, en el que una misma forma de vida impone un mismo diseño corporal a las distintas especies, por ser este el más satisfactorio.

En definitiva, las homologías estructurales proporcionan una evidencia clave de la evolución con ascendencia común. Es difícil dar cuenta de las mismas sin asumir que se derivan de un antepasado compartido por dos o más especies a partir del cual los órganos homólogos fueron divergiendo.

Embriología comparada

Antes de finalizar, cabe destacar otro carácter que se ha utilizado frecuentemente como apoyo empírico de la ascendencia común es el desarrollo embrionario. Como se puede observar en la Figura 3, todos los vertebrados presentan un modelo de desarrollo bastante similar, que pasa por aproximadamente las mismas fases y que, según se conoce hoy en día, está regulado por los mismos genes (véase la Figura 3). Del mismo modo que sucede con las homologías estructurales, este parecido embriológico permite deducir que todos ellos han tenido un mismo ancestro común, a partir del cual la evolución tomó caminos distintos en cada linaje.

Figura 3. Embriología comparada entre organismos pertenecientes a diferentes grupos de vertebrados. Como se ve en la imagen, se pueden identificar ciertas homologías embrionarias en las diferentes fases ontogenéticas por las que pasa cualquier embrión de vertebrado. Ello es porque todos han evolucionado a partir de un ancestro común que tenía ese mismo patrón de desarrollo, y a partir de ese momento cada linaje ha evolucionado hacia diferentes formas. Figura tomada de wikimedia , de un dibujo de Haekel (1866).

Para saber más:

Futuyma, D. J. (2009) Evolution (2nd edition). Sunderland, MA: Sinauer Associates. Cap. 3.

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