Sunday, April 26, 2009

De la tierra al agua

Algunos de los mamíferos marinos que existen hoy día, como los cetáceos, sirénidos y pinípedos*, están tan adaptados a una vida en el agua, que puede que se nos haga difícil relacionarlos con sus parientes más cercanos los cuales son terrestres. Aquí les voy a dar un poco de información sobre la evidencia que existe hasta ahora sobre la trancición de la tierra al agua en estos grupos de organismos.

*(cetáceos = ballenas y delfines; sirénidos = manatí y dugong; pinípedos = focas, morsas y leones marinos).

Cetáceos

Las ballenas que conocemos hoy día se pueden dividir en dos grupos, los odontocetos y misticetos. Los odontocetos se caracterizan por tener dientes y utilizar ecolocalización; los misticetos se caracterizan por tener barbas en lugar de dientes (ambos grupos tienen otras adaptaciones que discutiré en otro momento). Ejemplos de odontocetos son las orcas y delfines; las misticetos incluyen ballenas azules y ballenas pigmeas.

Estudios moleculares idicaban que las ballenas evolucionaron de los artiodáctilos – grupo que incluye a los cerdos, hipopótamos, camellos, vacas, ovejas, etc – (Graur & Higgins, 1994; Shimamura et al., 1997). Estudios morfológicos solían indicar que los cetáceos habían evolucionado de los mesoniquios – un grupo extinto de mamíferos terrestres carnívoros – (Luo & Gingerich, 1999). En parte, la razón para que existiera esa discrepancia sobre los orígenes de los cetáceos era que los fósiles de cetáceos más antiguos consistían de formas ya completamente adaptadas a una vida en el agua, o solamente se conocía el cráneo. Ya esto ha sido resuelto.

En el 2001, dos grupos de paleontólogos publicaron trabajos donde describían fósiles de ballenas primitivas, incluyendo partes del postcráneo que demostraban que estas estaban relacionadas a los artiodáctilos (Gingerich et al., 2001; Thewissen et al., 2001). Gingerich y su equipo recuperaron los restos de dos Artiocetus clavis y Rhodocetus balochistanensis, mientras que el grupo de Thewissen recuperaron los de Ichthyolestes pinfoldi y Pakicetus attocki (ilustración adyacente de Pakicetus por Carl Buell, tomado de la página del Thewissen Lab); entre las partes que encontraron incluía uno de los huesos del tobillo, el astrágalo, que fue la pieza clave para determinar que los cetáceos evolucionaron de los artiodáctilos. Todos estos fósiles fueron encontrado en sedimentos que datan del Eoceno Medio (entre 49 y 41 millones de años). Recientemente, Thewissen et al. (2007) describen los restos postcraneales del artiodáctilo primitivo, Indohyus, y demuestran que este era un animal con adaptaciones acuáticas y provee evidencia adicional sobre el origen de los cetáceos. (Una reconstrucción magnífica de Indohyus puede ser vista aquí.)

Sirénidos

Los parientes vivos más cercanos de los manatíes y dugones son los elefantes, esto está evidenciado tanto por información morfológica como genética (Seiffert, 2007; Tabuce et al. 2007). EL origen de los sirénidos fue en África alrededor de 54 millones de años donde compartieron un ancestro en común con los elefantes. Interesantemente, los fósiles de sirénidos más primitivos se han encontrado en Jamaica, lo cual demuestra que muy temprano en su historia evolutiva ya estaban adaptados a una vida en ambientes marinos. Durante mucho tiempo, el sirénido fósil más primitivo era Prorastomus sirenoides encontrado en Jamaica en depósitos que datan de 51-49 millones de años (Owen, 1855; Savage et al., 1994). Sin embargo, el postcráneo de este organismo todavía sigue siendo desconocido.

Otro sirénido fósil, también de Jamaica, pero encontrado en depósitos un poco más jovenes (49-45 millones de años), fue descrito por Domning (2001). Este nuevo fósil, llamado Pezosiren portelli (ilustración arriba tomada de Domning, 2001), consiste de partes del cráneo y postcráneo. Los restos postcraneales de Pezosiren incluye los brazos, patas, pelvis y casi toda la columna vertebral; en conjunto, estos indican que este organismo era capaz de soportar su cuerpo fuera del agua a la misma vez, también tiene adaptaciones acuáticas como costillas agrandadas y densas y la fosa nasal retractada (Domning, 2001). Esta combinación de adaptaciones indican que este organismo pasaba tiempo tanto dentro como fuera del agua.

Pinípedos

Estudios morfológicos y moleculares demuestran que los pinípedos pertenecen a un grupo de mamíferos llamado arctoideos (Deméré et al., 2003), que además de los pinípedos, incluyen a los osos (úrsidos), mustelas (mustélidos), mapaches (prociónidos) y zorrilos (mefítidos) entre otros. Sin embargo, el origen de los pinípedos de alguno de estos otros arctoideos no es clara y diferentes estudios ponen a los pinípedos originándose de un ancestro en común con los mustélidos o con los úrsidos (Deméré et al., 2003). Otros expertos en la materia apoyan la idea que los pinípedos tienen origenes separados, las focas evolucionando de un ancestro en común con los mustélidos y los leones marinos y morsas con los úrsido (Uhen, 2007 y referencias ahí). Cualquiera que sea el grupo del cual los pinípedos se originaron, algo que solo se podrá aclarar a medida que se descubren más fósiles, sabemos que se originan de un organismo terrestre. Interesantemente, fósiles de pinípedos que demuestren una morfología transicional, entre completamente marino / completamente terrestre, no fueron encontrados hasta hace poco.

El reciente descubrimiento de Puijila darwini en sedimentos lacustrinos depositados entre 23-21 millones de años, nos da una idea sobre la morfología de los primeros pinípedos (Rybczynski et al., 2009). Aunque ya se han econtrado restos de pinípedos más antiguos, Enaliarctos tedfordi y E. barnesi encontrados en rocas que datan de entre 28.5-23.8 en Oregon (Deméré et al., 2003), estos ya presentan adaptaciones a una vida marina como las que vemos en las especies modernas, lo cual significa que los pinípedos deben haber evolucionado previo a esta fecha. Así que aunque Puijila (ilustración adyacente tomada de Rybczynski et al., 2009) es más joven, su importancia resta en que su morfología es la más primitiva de los pinípedos conocidos, proveyendo además evidencia sobre los posibles pasos evolutivos que se llevaron a cabo en la transición de la tierra al agua en este grupo de mamíferos.

Gracias a MPT y YFS por ayudar con la gramática.

Página oficial de Puijila

Puijila en National Geographic

English version here.

Referencias

Deméré, T. A., A. Berta & P. J. Adams. 2003. Pinnipedomorph evolutionary biogeography. Bulletin of the American Museum of Natural History 279:32-76.

Domning, D. P. 2001. The earliest known fully quadrupedal sirenian. Nature 413:625-627.

Gingerich, P. D., M. ul Haq, I. S. Zalmout, I. H. Khan & M. S. Malkani. 2001. Origin of whales from early artiodactyls: hands and feet of Eocene Protocetidae from Pakistan. Science 293:2239-2242.

Graur, D. & D. G. Higgins. 1994. Molecular evidence for the inclusion of cetaceans within the order Artiodactyla. Molecular Biology and Evolution 11(3):357-364.

Luo, Z. & P. D. Gingerich. 1999. Terrestrial Mesonychia to aquatic Cetacea: transformation of the basicranium and evolution of hearing in whales. University of Michigan Papers on Paleontology 31:1-98.

Owen, R. 1855. On the fossil skull of a mammal (Prorastomus sirenoides, Owen), from the island of Jamaica. Quarterly Journal of the Geological Society of London 11:541-543.

Rybczynski, N., M. R. Dawson & R. H. Tedford. 2009. A semi-aquatic Arctic mammalian carnivore from the Miocene epoch and origin of Pinnipedia. Nature 458:1021-102.

Savage, R. J. G., D. P. Domning & J. G. M. Thewissen. 1994. Fossil Sirenia of the West Atlantic and Caribbean region. V. Prorastomus sirenoides Owen, 1855. Journal of Vertebrate Paleontology 14(3):427-449.

Seiffert, E. R. 2007. A new estimate of afrotherian phylogeny based on simultaneous analysis of genomic, morphological, and fossil evidence. BMC Ecolutionary Biology 7:224 Open access

Shimamura, M., H. Yasue, K. Ohshima, H. Abe, H. Kato, T. Kishiro, M. Goto, I. Munechika & N. Okada. 1997. Molecular evidence from retroposons that whales form a clade within even-toed ungulates. Nature 388:666-670.

Tabuce, R., L. Marivaux, M. Adaci, M. Bensalah, J.-L. Hartenberger, M. Mahboubi, F. Mebrouk, P. Tafforeau & J.-J. Jaeger. 2007. Early Tertiary mammals from North Africa reinforce the molecular Afrotheria clade. Proceedings of the Royal Society B 274:1159-1166.

Thewissen, J. G. M., E. M. Williams, L. J. Roe & S. T. Hussain. 2001. Skeletons of terrestrial cetaceans and the relationship of whales to artiodactyls. Nature 413:277-281.

Thewissen, J. G. M., L. N. Cooper, M. T. Clementz, S. Bajpai & B. N. Tiwari. 2007. Whales originated from aquatic artiodactyls in the Eocene epoch of India. Nature 450:1190-1195.

Uhen, M. D. 2007. Evolution of marine mammals: back to the sea after 300 million years. Anatomical Record 290:514-522.

10 comments:

Karen Bunce said...

Jorge, como siempre, muy interesante.

J. Velez-Juarbe said...

Saludos Karen! Muchas gracias!!

Brian Lee Beatty said...

Hola Jorge, I' m alegre verle el escribir de algo de su texto en español. ¿Usted encuentra que hay menos de esta clase de accesible en línea material en español? Cuando estaba en China el mes pasado sugerí que algunos de los estudiantes allí consigan implicados en la fijación de algunas de sus propias traducciones de inglés al chino en el website Polyglot Palenontologist. Sería agradable si la literatura científica wasn' t predispuesto hacia el inglés, don' ¿t que usted piensa? Brian

(ok, I admit that I used translation software to help me fix my mistakes with my spanish... I studied it for 5 years, but still can't speak it worth a damn)

J. Velez-Juarbe said...

Hola Brian,

Pensé escribir en español, porque sé que hace falta más información sobre paleo en esa lengua, especialmente en Puerto Rico y el resto de las Antillas.

Respecto a publicaciones, existen varias en español, pero como mencionas todo está predispuesto hacia el inglés, y quizás un poco de francés y alemán. Añadir traducciones de trabajos, de inglés a otros idiomas es buena idea.

Dinorider d'Andoandor said...

Excelente, me intrigó mucho lo de los sirenios. ¿Africa y Jamaica? acaso su linaje vendría de muchos más millones de años atrás? es que Africa y Sudamérica andaban ya lejitos para ese entonces, no? o habría muchas islas en medio?

J. Velez-Juarbe said...

Bienvenido Dinorider,

El linaje de los sirenios debe al menos haber comenzado durante el Eoceno Temprano y quizás Paleoceno Tardío. El sirenio más primitivo, Prorastomus sirenoides Owen, 1855, se encontró en depósitos de Eoceno Temprano-Medio en Jamaica; su cráneo es más primitivo que el de Pezosiren portelli pero su postcráneo sigue siendo desconocido. Interesantemente P. sirenoides ya presenta características de Sirenia tales como una premaxila mediolateralmente comprimida, premaxilla hace contacto con el frontal, apertura nasal agrandada y en una posición dorsal (que es una adaptación a la vida en el agua).
En cuanto a como llegaron, sin ayuda de islas, debe haber sido por el norte con ayuda de corrientes transoceánicas provenientes del Tethys. En la costa este de Norte América se encuentran fósiles de sirenios en depósitos del Eoceno, solo que están muy incompletos.

Domning, D. P., G. S. Morgan & C. E. Ray. 1982. North American Eocene sea cows (Mammalia: Sirenia). Smithsonian Contributions to Paleobiology 52:1-69.

Owen, R. 1855. On the fossil skull of a mammal (Prorastomus sirenoides, Owen), from the island of Jamaica. Quaterly Journal of the Geological Society of London 11:541-543.

Savage, R. G. J., D. P. Domning & J. G. M. Thewissen. 1994. Fossil Sirenia of the West Atlantic and Caribbean region. V. Prorastomus sirenoides Owen. 1855. Journal of Vertebrate Paleontology 14(3):427-449.

rAm said...

Buen Post. Interesante.

coturnix said...

Can this post be translated into English? It was submitted for the Open Laboratory 2009 which only includes English-language entries. But if it is translated, reposted, and the re-post re-submitted, it can be taken into consideration.

Brian Lee Beatty said...

Hi Jorge,
I just nominated this post for inclusion in the Open Laboratory Anthology for 2009. I am not sure it will be included, but I hope it is. Your blog is really doing an excellent service in sharing a broad amount spectrum of paleontology in the Caribbean to a broad audience, english and spanish-speaking. You deserve credit for your efforts to share this with the world.
Best regards,
Brian

J. Velez-Juarbe said...

Brian: thank you very much!!

Coturnix: I certainly can translate it to English and re-post it. I have a busy day away from the computer, but will get to it tonight. Thanks!!