Fósiles transicionales: evidencias geológicas de la evolución
Las evidencias geológicas de la evolución son el registro fósil con el que contamos. Organismos hoy extintos, convertidos en piedra, que vivieron en épocas pasadas. Alguna vez fueron material orgánico que quedó atrapado en sedimentos o ceniza volcánica, impidiendo su descomposición y permitiendo, con el paso del tiempo, su petrificación. Por nuestra experiencia de todos los días, esto no sucede muy a menudo.
Los fósiles son la evidencia más convincente de que la evolución sucede. Algunos restos de organismos que vivieron en una época geológica dada, están incrustados en la roca de las capas depositadas en esa época. Si una capa es anterior a otra, la primera contiene fósiles de organismos que son anteriores a los de la segunda. Los fósiles de capas recientes se parecen mucho a organismos vivos, en algunos casos son hasta indistinguibles. Mientras más antigua es una capa geológica, menos se parecen sus fósiles a los seres vivientes actuales.
Es común escuchar que la evolución no es una ciencia pues no hace predicciones que se cumplan. Esto es totalmente falso. Poco a poco se han ido cumpliendo las predicciones que Darwin hizo, por ejemplo: Si todos los organismos evolucionaron a partir de un ancestro común, entonces los más simples deben ser más antiguos y los más complejos deben ser más modernos. Esto se ha cumplido de manera consistente. Los fósiles más simples aparecen en capas geológicas más antiguas que las capas donde aparecen los fósiles de seres más complejos. Debe ser posible identificar la separación de una especie en dos.
Uno de los mejores ejemplos de esta predicción es la evolución del caballo. Y sin duda es posible ver fósiles transicionales, como en el caso de los dinosaurios con plumas y bocas con dientes, especies que evolucionaron después de los dinosaurios y antes de la aparición de las aves.
Transición de invertebrados a peces
Los peces son vertebrados, que junto con los mamiferos, las aves, los reptiles y los anfibios, forman el filo cordata, que se caracteriza por tener una cuerda dorsal o notocorda, que en vertebrados más complejos se convierte en la espina dorsal.
Como es difícil que las partes suaves de un animal fosilicen, hay pocas muestras fósiles de invertebrados anteriores a los cordata. Pero la evolución de invertebrados a peces se puede reconstruir a partir de análisis de ADN de fósiles vivientes y el escaso pero valioso registro fósil.
Las lombrices como Enteropneusta (acorn worms) son los parientes vivos más primitivos de los cordata. No tienen una notocorda todavía pero su embrión tiene ya el precursor de ella. Además tienen otras características que son únicas de los cordata: faringe, tracto digestivo y cordón nervioso dorsal.
Los siguientes fósiles vivientes que ya cuentan con notocorda son los cefalocordados (Lancelet), que parecen angulas. Además de contar con faringe, tracto digestivo y cordón nervioso dorsal, ya tienen gran cantidad de rendijas en las branquias. Parecen peces muy primitivos. Y son los cordata más primitivos que tienen ya hígado y riñón.
Lancelet es el pariente invertebrado cordato más cercano a los vertebrados y el fósil del Cámbrico, Pikaia, es el fósil más parecido a él.
Haikouella y Haikouichthys son ejemplos de fósiles que además de las características anteriores ya tienen cabeza y aletas. Estos fósiles son del Cámbrico y los dos fueron encontrados en China.
Finalmente Anáspida, que agrega a todo lo anterior un cuerpo aerodinámico y escamas, es ya un pez sin mandíbula que vivió durante el Silúrico, hace 444-359 ma.
Recreación de Haikouella
Transición de peces a tetrápodos
Los tetrápodos son los animales de 4 patas, que incluyen anfibios, reptiles, aves y mamíferos. Originalmente se pensaba que todos los tetrápodos tenían 5 dedos, pero esto ha resultado falso ya que se han encontrado fósiles de tetrápodos con 7 y 8 dedos. Ahora se sabe que hace 325 ma los tetrápodos se estabilizaron en no más de 5 dedos.
Las evidencias moleculares, anatómicas y geológicas apuntan a que los tetrápodos evolucionaron en estuarios a partir de los peces de aletas carnosas o de aletas lobuladas, como los celacantos. Por cierto, estudios del movimiento de estos peces muestran que no tienen un nado continuo sino un nado "a pasos", como caminan los tetrápodos con sus 4 patas. También se sabe que esta transición de pez a tetrápodo tomó menos de 15 ma.
De los fósiles transicionales que se conocen, uno de ellos es Eusthenopteron que tiene 380 ma y fue encontrado en Canadá. Es un pez de aletas lobuladas y uno de los parientes cercanos a los primeros tetrápodos.
El pez más cercano a los tetrápodos es Tiktaalik, que tiene 375 ma y fue encontrado en lo que fue el lecho de un rio en Canadá. Vivía en aguas dulces y someras.
El tetrápodo más antiguo que se conoce es Acantostega, que tiene 365 ma y fue encontrado en una montaña en Groenlandia.
Estos 3 fósiles tienen ya la estructura ósea de húmero, cúbito y radio en sus extremidades superiores.
Hace 355 ma, el antepasado común de todos los tetrápodos vivos actualmente dio lugar a dos ramas independientes: por un lado a los anfibios como las ranas y las salamandras, y por otro lado a los amniotas que son las aves, mamíferos y reptiles.
Los peces sapos son un ejemplo de peces que no nadan, que viven en los corales y usan sus aletas para "caminar" sobre la superficie sólida.
Recreación de Eusthenopteron
Recreación de Tiktaalik
Transición de dinosaurios no-avianos a aves
La evolución de dinosaurios a aves sucedió hace alrededor de entre 165 a 155 ma, al mismo tiempo que aparecieron las plantas con flores. Existían dinosaurios voladores, como los pterosaurios, pero se sabe que ellos no son los antepasados de las aves.
Las evidencias apuntan a que las aves evolucionaron a partir de terópodos que no volaban pero tenían plumas, las cuales evolucionaron a partir de escamas y les servían como aislante térmico. Seguramente las plumas, que hay evidencias eran de colores, servían para atraer a las hembras, como sucede actualmente con las aves. De ser esto cierto, significa que los terópodos tenían visión a color.
En 1861 se descubrió en Alemania un fósil entre dinosaurio y ave que es quizá uno de los fósiles más famosos: Archaeopteryx. Darwin lo conoció pues su descubrimiento fue 2 años después de la publicación del Origen de las Especies. A raiz de esto, Thomas Huxley, el gran amigo y defensor de Darwin, propuso que las aves descendían de los dinosaurios. Archaeopteryx es el mejor ejemplo de un fósil transicional por sus rasgos de ave y de dinosaurio: tiene dientes, tiene plumas y volaba. Vivió hace 150-145 ma.
Anterior a Archaeopteryx, de hace 160-155 ma, se conoce otro dinosaurio llamado Anchiornis huxleyi, que tenía plumas de colores y dientes. Es considerado fósil transicional entre las aves y los dinosaurios que no volaban.
El ave con pico más primitiva que se conoce es Confuciusornis, de hace 125-120 ma.
Las aves sobrevivieron la extinción del Cretáceo hace 65 ma y son los únicos dinosaurios vivos actualmente.
Una evidencia poco conocida del origen dinosaurio de las aves es el hecho que muchas de ellas, incluyendo los pollos comunes, desarrollan dientes en el embrion, un rasgo de su origen de dinosaurio que después no es útil y desaparece.
Por otro lado se han encontrado fósiles de terópodos que muestran que tenían comportamiento de aves actuales: hay fósiles incubando huevos.
Recreación de Archaeopteryx
Fósil de Anchiornis huxleyi
Transición de tetrápodos a amniotas
Esta transición se refiere al cambio que sufrieron los animales al pasar de la vida en el agua a la vida en la tierra. En lugar de poner cientos de huevecillos de cáscara suave en el agua, los animales en tierra tuvieron que adaptarse para que los huevecillos sobrevivieran a un ambiente seco.
Esto se logró poniendo menos huevecillos pero de tamaño más grande y cubiertos de una cáscara gruesa que protege al embrión y a otros tejidos internos. Dentro del huevecillo, el embrión está cubierto por el amnión que contiene líquido amniótico que protege al embrión contra golpes y cambios de temperatura.
Coloquialmente, conocemos a los amniotas como reptiles, aves y mamíferos, pero incluyen multitud de especies extintas como los dinosaurios, los ictiosaurios y los plesiosaurios.
No es fácil saber con certeza qué fósil era amniota pues los huevecillos en general no fosilizan. Lo que se ha hecho es a partir de los esqueletos fósiles tratar de decidir qué características anatómicas corresponden a un amniota.
Los fósiles transicionales entre anfibios y amniotas son los Anthracosaurus, que vivieron hace alrededor de 310 ma. Se conocen los esqueletos de Bruktererpeton, Seymouria y Limnoscelis.
El más antiguo amniota que se conoce es Westlothiana lizziae.
Recreación de Limnoscelis
Transición de amniotas a mamíferos
Uno de los fósiles más antiguos de mamífero que se conoce es el de Adelobasileus, encontrado en Texas y que vivió hace 220 ma, durante el Triásico.
Los mamíferos evolucionaron a partir de los sinápsidos, que son amniotas con un agujero en el cráneo detrás de los ojos. Como ejemplo de ellos tenemos Archaeothyris florensis y Clepsydrops collettii de hace 310 ma, que evolucionaron durante el Carbonífero.
Los sinápsidos eran las especies dominantes hasta que sucedió la gran extinción del Pérmico hace 251 ma y la mayoría de ellos desaparecieron. Los sinápsidos que sobrevivieron son los terápsidos, que evolucionaron por todo el mundo. Existen fósiles de ellos en los 5 continentes. Uno de los más conocido es Tethraceratops, el más antiguo "reptil tipo mamífero" o "mamífero tipo reptil", de hace 275 ma. Los terápsidos ya tienen dientes diferenciados, quijadas grandes, modificaciones de la quijada para oir mejor y postura cuadrúpeda con extremidades más largas y cola más corta que sus antepasados.
Los únicos terápsidos que sobrevivieron la extinción del Pérmico hace 251 ma son los cinodontes que evolucionaron hace 260 ma y sobrevivieron la competencia con los dinosaurios adaptándose a vida nocturna. Este es un hecho poco conocido por la gente en general: los mamíferos fueron contemporáneos de los dinosaurios. Inclusive existe un fósil de mamífero, Repenomamus, de hace 130 ma, que tiene un dinosaurio en el estómago.
Las características de los mamíferos son: pelo, glándula mamarias, cerebros grandes en relación al tamaño de su cuerpo y el hecho de que cuidan durante mucho tiempo a sus crías. Pero algunos de sus huesos evidencian su pasado reptil: el martillo y el yunque del oído medio vienen de los huesos de la mandíbula de los reptiles.
El paso de amniotas a mamíferos originó tres grupos distintos:
Los monotremas, como el ornitorrinco, que siguen poniendo huevos, lo que refleja su pasado reptil, pero tienen glándulas mamarias. Los fósiles de monotrema más antiguos son de hace 120 ma.
Los marsupiales, como los canguros. Los más antiguos son de hace 120 ma. Sus crías nacen vivas pero muy poco desarrolladas para sobrevivir, por lo que se meten a una bolsa del cuerpo de la madre hasta que adquieren un tamaño mayor.
Los placentarios (euterios), que crecen en la placenta lo cual les permite desarrollarse dentro del útero y aumentar la probabilidad de sobrevivir al nacer vivos. El placentario más antiguo que se conoce es de hace 125 ma.
Los mamíferos resultaron ser un grupo muy exitoso cuando se extinguieron los dinosaurios hace 65 ma, ya que llenaron los nichos que quedaron vacíos al desaparecer los dinosaurios. Todos los mamíferos que conocemos en la actualidad evolucionaron después de la extinción del Cretáceo, después de hace 65 ma.
Recreación de Adelobasileus
Recreación de Archaeothyris florensis
Evolución de la ballena
La filogenia de la ballena y sus parientes, los delfines y las marsopas, se conoce muy bien pues como son animales que viven en el agua, esto los hace excelentes candidatos a fosilizar. De la década de 1980 a la fecha se han descubierto gran cantidad de fósiles en el Medio Oriente, que han permitido reconstruir cómo evolucionaron las ballenas.
Las ballenas tienen rasgos muy característicos lo que ha facilitado identificar los fósiles de sus ancestros y parientes lejanos. No tienen patas traseras (aunque tienen vestigios de extremidades inferiores y pelvis), sus patas delanteras son aletas, la nariz la tienen en la parte superior de la cabeza, los dientes son cónicos y sus oídos tienen adaptaciones que les permiten oír bajo el agua.
No existe ningún fósil de ballena anterior a los 60 ma, pero sí hay multitud de fósiles de mamíferos. Los fósiles de animales parecidos a las ballenas actuales empiezan a aparecer en el registro fósil de hace 30 ma. En solo 10 ma evolucionaron a partir de una especie de artiodáctilos: el grupo de mamíferos que tiene número par de dedos, como los camellos y los cerdos.
Otra evidencia anatómica de su pasado mamífero terrestre es la existencia de vestigios de bigotes. Los fetos los desarrollan y luego los pierden por no ser de utilidad para una vida marina.
Su pariente vivo más cercano es el hipopótamo, que es el mamífero con mayor vida acuática.
Acerca de la razón por la que estos animales cambiaron su forma de vida de la tierra al agua, se piensa que fue porque hace 65 ma desaparecieron los dinosaurios y sus parientes marinos que se alimentaban de peces, como los mosasaurios, los ichthyosaurus y los plesiosaurus. Estas especies dejaron un nicho enorme en el mar, para que otros animales lo aprovecharan. Así surgieron los mamíferos acuáticos que hoy conocemos.
Evolución del caballo
Muchos museos de historia natural tienen entre sus exhibiciones más espectaculares una muestra de esqueletos de los ancestros de los caballos que existen actualmente.
Se conoce muy bien el árbol de la filogenia del caballo, desde el primer ancestro de hace 60 ma que era de tamaño muy pequeño y tenía 5 dedos en las patas, hasta el caballo de hoy en día que tiene pezuñas.
Un dato muy interesante es que en Norteamérica, en particular en el estado de Wyoming en E.U. se han encontrado muchos fósiles de Hyracotherium, ancestro de hace 60 ma, lo que evidencía que el caballo existió en América antes de la llegada de los descubridores europeos.
Todo parece indicar que los primeros pobladores de América llevaron a la extinción a los caballos por abusar de la cacería.
Evolución del camello
Los camellos evolucionaron originalmente en Norteamérica, hace 45 ma, en lo que hoy es el oeste de los Estados Unidos.
Las llamas, guanacos, alpacas y vicuñas, todas ellas confinadas a Sudamérica, no evolucionaron ahí. Descienden de los camellos americanos y migraron hacia el sur cuando Norteamérica y Sudamérica se unieron, hace 3 ma.
Igualmente, los camellos de Asia y los dromedarios de Asia y áfrica descienden de los camellos americanos, que migraron a través de Alaska hacia estos nuevos territorios.
Cuando el ser humano llegó a Norteamérica hace 15 ka, se encontró a estos mamíferos que resultaron ser muy fáciles de cazar pues habían evolucionado lejos de los homínidos y no les temían.
En poco tiempo los camellos se extinguieron, al igual como sucedió con los caballos, que también habían evolucionado en Norteamérica. Los humanos acabaron con ellos.
Dos camélidos: una alpaca sudamericana y un dromedario arábigo.
