LA AVENTURA DE ABANDONAR EL AGUA: CONSTRUIR UN NUEVO CUERPO. -Recreación audiovisual del ambiente hace 360 millones de años

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1 04/04/2016 -Introducción -Los peces y los tetrápodos -Pulmones y patas: lo mínimo necesario -Paleontología y paleoecología: la diversidad -Nuevo medio, nuevos peligros -Recreación audiovisual del ambiente hace 360 millones de años -Últimos datos sobre el origen Bibliografía: 1.- Clack, J. A. (2008). Evolución de los tetrápodos. Investigación y ciencia. pp: Niedzwiedzki, G.; Szrek, P.; Narkiewicz, K.; Narkiewicz, M. y & Ahlberg, P. E. (2010). Tetrapod trackways from the early Middle Devonian period of Poland. Nature. pp: Hickman, C. P.; Roberts, L.S.; Keen, S. L.; Larson, A.; L'Anson, H. y Eisenhour, D. J. Principios integrales de Zoología. 14 Ed. McGrawHill. pp: Introducción -Los peces y los tetrápodos -Patas y pulmones: lo mínimo necesario -Paleontología y paleoecología: la diversidad -Nuevo medio, nuevos peligros -Recreación audiovisual del ambiente hace 360 millones de años -Últimos datos sobre el origen 2 1

2 04/04/2016 -Introducción El escenario estaba preparado. Ya había otros habitantes en tierra firme. Estamos en el periodo Devónico 3 -Introducción -Los peces y los tetrápodos -Patas y pulmones: lo mínimo necesario -Paleontología y paleoecología: la diversidad -Nuevo medio, nuevos peligros -Recreación audiovisual del ambiente hace 360 millones de años -Últimos datos sobre el origen 4 2

3 Del agua a la tierra (invasión del medio terrestre). Problemas a resolver por los tetrápodos Diferencias FÍSICAS del medio terrestre 1º.- AGUA necesaria para todas las actividades vitales. tenían que aprender a prescindir de ella!. Aún hoy los Anfibios son muy dependientes. 2º.- Contenido en OXÍGENO (20 veces más que en el agua) Pulmones. 3º.- DENSIDAD del medio (1000 veces menos denso que el agua y 50 veces menos viscoso) El peso ahora era importante. Patas. 4º.- Regulación de la TEMPERATURA (en el agua las fluctuaciones están más amortiguadas) 1º pautas comportamentales, 2º mecanismos internos 5º.- Diversidad de HÁBITAT selección de las especies mejor adaptadas. 5 EXTREMIDADES Ripidistio del Devónico se reconoce un húmero y un radio y una ulna. 3

4 Quiénes fueron los precursores? 7 Eusthenopteron 8 4

5 04/04/2016 Panderichthys 9 -Introducción -Los peces y los tetrápodos -Patas y pulmones: lo mínimo necesario -Paleontología y paleoecología: la diversidad -Nuevo medio, nuevos peligros -Recreación audiovisual del ambiente hace 360 millones de años -Últimos datos sobre el origen 10 5

6 Tiktaalik

7 04/04/2016 Ventastega 13 Acanthostega 14 7

8 04/04/2016 Acanthostega 15 Ichthyostega 10 cm 16 8

9 17 Reconstruction of pedes of various taxa. Pederpes, Greererpeton, Silvanerpeton and Proterogyrinus show asymmetrical metatarsals (see arrows) compared with those of the Devonian forms Acanthostega, Ichthyostega and Tulerpeton. In Acanthostega and Ichthyostega, the metatarsals are not clearly differentiated, and in Tulerpeton, if correctly interpreted, they are cylindrical but include some interarticulations. Scale bars, 10 mm. After reference 18 (2) 9

10 04/04/2016 AUTOPODIO ZEUGOPODIO Las aletas lobuladas de los descendientes de los Ripidistios se modifican para formar al fin un apéndice articulado pentadáctilo (quiridio) que fue el definitivo porque coadyuvaría a la formación de articulaciones del tobillo que ofrecieran a un tiempo estabilidad, para soportar el peso y flexibilidad para caminar. Las aletas dirigidas hacia atrás ganaron en resistencia conforme, en sucesivas generaciones, se seleccionaron los individuos en los que se convirtieran en patas extendidas hacia los lados, con superficies extensas para la inserción muscular ESTILOPODIO El quiridio posteriormente se modifica en cada grupo para adaptarse a un tipo particular de locomoción (la marcha, el salto, la carrera, la natación o el vuelo). 19 -Introducción -Los peces y los tetrápodos -Patas y pulmones: lo mínimo necesario -Paleontología y paleoecología: la diversidad -Nuevo medio, nuevos peligros -Recreación audiovisual del ambiente hace 360 millones de años -Últimos datos sobre el origen 20 10

11 21 Porqué un grupo de peces, después de millones de años de respirar con éxito bajo el agua, sintió la necesidad de dirigirse a la atmósfera para respirar directamente el oxigeno? 22 11

12 Acanthostega Ichthyostega Las flechas señalan la abertura del espiráculo 23 Eu Ac Ichthy. Pederpes Greerep. Philoderp. Cladograma de taxones del Devónico-Carbonífero con los cráneos y la Hiomandíbula/estribo 24 12

13 04/04/2016 -Introducción -Los peces y los tetrápodos -Patas y pulmones: lo mínimo necesario -Paleontología y paleoecología: la diversidad -Nuevo medio, nuevos peligros -Recreación audiovisual del ambiente hace 360 millones de años -Últimos datos sobre el origen

14 Hynerpeton Tulerpeton Crassygyrinus scoticus Diadectes

15 04/04/2016 -Introducción -Los peces y los tetrápodos -Patas y pulmones: lo mínimo necesario -Paleontología y paleoecología: la diversidad -Nuevo medio, nuevos peligros -Recreación audiovisual del ambiente hace 360 millones de años -Últimos datos sobre el origen 29 -Introducción -Los peces y los tetrápodos -Patas y pulmones: lo mínimo necesario -Paleontología y paleoecología: la diversidad -Nuevo medio, nuevos peligros -Recreación audiovisual del ambiente hace 360 millones de años -Últimos datos sobre el origen 30 15

16 Interpretación original (2010) Reinterpretación (2012)

17 Movimiento alternante de las patas Movimiento paralelo de las patas Movimiento alternante de las patas

18 Foot morphologies. G Niedźwiedzki et al. Nature 463, (2010) doi: /nature Explicaciones científicas a la luz de la Nueva Teoría: EVO=DEVO=ECO Uno de los pasos evolutivos más importantes en la historia biológica de nuestro planeta fue la conquista del medio terrestre. Aunque este hito ya fue conseguido anteriormente por plantas e insectos, sería la transición de vertebrados acuáticos a terrestres, es decir, de peces a anfibios, la que daría origen a los vertebrados superiores como reptiles, aves y mamíferos. 18

19 1.-Comprobación experimental: Los estudios comparados ayudan a explicar cómo la evolución del desarrollo de los individuos de una especie, influida por el ambiente, conduce a la diversidad morfológica La biología evolutiva del desarrollo ( evo-devo-eco ) compara los procesos evolutivos de múltiples organismos pluricelulares. 2.- Comprobación experimental: Hoy se sabe que los genes del desarrollo están ampliamente conservados entre los animales. El análisis molecular de los genes homeóticos en Drosophila ha demostrado que todos ellos incluyen una secuencia de nucleótidos llamada homeobox. Una secuencia de nucleótidos idéntica o muy similar se ha descubierto al analizar los genes homeóticos tanto de invertebrados (Drosophila y otras especies) como de vertebrados (ratas, etc.). 19

20 La amplia conservación de los genes del desarrollo entre los animales Adulto Embrión de 10 horas Cromosoma para las alas 39 Adulto Secuencias genéticas relacionadas se ha hallado en genes reguladores de Levadura, plantas e incluso, procariotas. Además de los genes del desarrollo, otros muchos genes están altamente conservados entre las diferentes especies. Es frecuente que pequeños cambios en las secuencias reguladoras de determinados genes produzcan grandes cambios en la forma del cuerpo, como sabemos que ocurre en crustáceos e insectos Embrión de 10 horas Cromosoma del ala Cromosomas De ratón Embrión de 12 días Adulto 20

21 42 Sobre dedos y genes Sobre dedos y genes, patas y aletas Sonic Hedgehog. Hox d11 y Hox d13 Y la apoptosis 43 21

22 Foot morphologies. G Niedźwiedzki et al. Nature 463, (2010) doi: /nature08623 Eusthenopteron Ichthyostega Panderichthys Hynerpeton Tulerpeton Tiktaalik Acanthostega Crassygyrinus scoticus 22

23 04/04/2016 Diadectes pg&imgrefurl= fiqd04hmep-yjz8fnhwrzffmok=&h=276&w=400&sz=12&hl=es&start=2&um=1&itbs=1&tbnid=rbwrht2ltdgl3m:&tbnh=86&tbnw=124&prev=/ images%3fq%3dlivoniana%26hl%3des%26rls%3dcom.microsoft:es:ie-searchbox%26rlz%3d1i7adbf_es%26sa%3dn%26um%3d1 ANFIBIOS Unas especies agrupadas 3 órdenes: ANUROS URODELOS APODOS Anfibios actuales + Anfibios Fósiles 23

24 04/04/2016 glotis pulmón bronquiolos tráquea epidermis dermis saco aéreo ANFIBIOS alveólos AVES REPTILES MAMÍFEROS ANUROS: RANAS Y SAPOS Adultos con el cuerpo rechoncho. Sin cola. Larvas con cola Se conocen entre y especies Tamaños muy diversos (1 cm hasta 30 cm): Eleutherodactylus Psyllophryne Rana Goliath 24

25 04/04/2016 URODELOS (SALAMDRAS Y TRITONES). Unas 670 especies Larvas y adultos con el cuerpo alargado y con cabeza, tronco, cola Extremidades dispuestas en ángulo recto en relación al cuerpo Las 4 extremidades son del mismo tamaño Mecanismos respiratorios diversos branquias, pulmones o cutánea APODOS (CECILIAS) Viven en los trópicos Se conocen 165 especies. Carecen de extremidades. Muchas vértebras y largas costillas. hipogeos Ojos distróficos o ausentes. Con tentáculos sensoriales en el hocico. 25

26 Los estudios comparados ayudan a explicar como la evolución del desarrollo conduce a la diversidad morfológica La Biología evolutiva del desarrollo ( EVO DEVO ) compara los procesos del desarrollo en diferentes organismos pluricelulares 52 26