Usan un método de redes sociales para explicar cómo distintas especies transformaron sus patas en aletas

Cada perfil en una red social virtual es un nodo, un punto en una compleja estructura que se conecta con otros puntos mediante líneas de relaciones. El flujo de actividad entre uno y otro, la particularidad de los vínculos que se establecen sirven entre otras cosas para que quienes gestionan esas comunidades digitales puedan visualizar y analizar los intereses que explicitan sus usuarios y de ese modo, por ejemplo, ofrecer menús de anuncios relacionados. Desde hace algunos años, esa metodología matemática se utiliza en distintas disciplinas científicas –fundamentalmente las ciencias sociales–, y un grupo de investigadores e investigadoras del CONICET acaba de usarla para explicar de qué manera distintos organismos adaptaron su anatomía para habitar el medio acuático, resultados que se publican hoy en la revista Biology Letters.

La idea de las redes anatómicas surgió en España de la mano de un grupo de investigadores que aplicó el algoritmo a una estructura abstracta basada en el esqueleto de determinados animales en la que cada hueso representaba un nodo y las articulaciones o nervios que los unen configuraban las líneas de conexión, con la finalidad de estudiar el patrón de conectividad.

“Hay preguntas muy amplias y abstractas que siempre discutimos pero hasta ahora no encontrábamos la metodología correcta”, dice Evangelos Vlachos, investigador del CONICET en el Museo Paleontológico Egidio Feruglio (MEF) de Trelew, Chubut, y continúa: “Por ejemplo, hay ciertas reglas que dicen que a lo largo de la evolución los organismos se ponen más complejos. ¿Qué quiere decir complejo? ¿Cómo medimos la complejidad? Vimos que una de las maneras que tenemos de medir la complejidad es a través de una red, en tanto estructura compleja”.

El trabajo de los investigadores españoles permitió explicar de qué manera los primeros vertebrados que vivían en el agua adaptaron sus miembros para pasar al medio terrestre, es decir cómo ciertas especies de peces evolucionaron en tetrápodos –con dos pares de extremidades– con dedos para poder desenvolverse con facilidad en el nuevo ambiente. Esto entusiasmó a los expertos del CONICET para estudiar el regreso: la vuelta de algunos organismos al mar desde 250 millones de años atrás hasta la actualidad.

“Somos un grupo interdisciplinario en el que todos trabajamos con distintos grupos de vertebrados, algunos linajes totalmente extintos como ictiosaurios y mosasaurios, y otros con representantes actuales como ballenas y tortugas. Pese a que no todos están directamente relacionados, tienen un ancestro común que era terrestre. Y otro aspecto que los une es que todos tuvieron que readaptarse en algún momento al ambiente marino. Estos grupos de animales tienen aletas y en general estas se configuran como algo similar. Pero nuestra pregunta fue ¿todas las aletas son iguales o el patrón de conectividad entre los huesos es diferente entre un grupo y otro?”, comenta.

Marta Fernández es investigadora del CONICET en la Facultad de Ciencias Naturales y Museo de la Universidad Nacional de La Plata (FCNyM, UNLP) y fue la primera autora del trabajo. “Quienes estudiamos la evolución como un proceso más amplio –dice– nos basamos en la comparación entre organismos para de ahí tomar las claves que nos permitan interpretar patrones macro y describir de qué manera evolucionaron. Hasta aquí la hoja de ruta que seguíamos era esa relación, que esto que estamos mirando en A es igual a lo que vemos en B y C, y se hacía de manera cualitativa. Esta herramienta de redes anatómicas se configura como muy poderosa para poder cuantificar la conectividad y desde ahí desentrañar el patrón evolutivo que está detrás”.

Dos patrones: mitón de bebé y dedos con cierre

El período que abarcaron los profesionales es amplio: va desde el Mesozoico, hace aproximadamente unos 250 millones de años, cuando los ictiosaurios –formas similares a los delfines, pero sólo en su aspecto externo– comenzaron su retorno al mar, hasta la actualidad. Para ello tomaron muestras de esqueletos fósiles de colecciones, imágenes extraídas de la bibliografía y fotos de ejemplares actuales de mamíferos marinos.

Cada uno de los profesionales, desde su conocimiento específico, hizo a mano el dibujo de las estructuras de relaciones entre los huesos de cada grupo, y luego Vlachos, el especialista en redes anatómicas, volcó la información en un software. Según las conclusiones, hubo dos grandes patrones o estrategias adaptativas: por un lado, los ictiosaurios “cerraron sus cremalleras”, es decir unieron sus dedos con conexiones laterales para conseguir una aleta anterior muy bien integrada; mientras que el resto de los tetrápodos se “puso un guante de bebé”, una especie de mitón de tejido blando dentro del cual los dedos permanecieron intactos, conservando algún grado de movilidad pero sin la chance de funcionar separados. Por fuera, en todos los casos eran aletas. “Todas iguales, pero evidentemente algunas más iguales que otras”, bromea Fernández.

“Más allá de estos dos resultados generales –dice Mónica Buono, investigadora del CONICET en el Instituto Patagónico de Geología y Paleontología (IPGP, CONICET)–, lo que arrojó el estudio abre la puerta a múltiples trabajos que pueden desprenderse de aquí. Hay cosas realmente muy complejas. Algunos animales agregaron huesos, otros perdieron, en algunos casos los huesos se fusionaron. Hay grupos que incorporaron dedos, o los alargaron. Cosas que pueden seguir evaluándose con esta herramienta”. En ese sentido, Vlachos subraya que la metodología puede configurarse como una nueva línea de investigación: “Es versátil y aplicable a cualquier sistema con conectividad, y permite discutir cosas que antes no era posible”, apunta.

Por Marcelo Gisande.

Referencia bilbiográfica:

Fernández MS, Vlachos E, Buono MR, Alzugaray L, Campos L, Sterli J, Herrera Y, Paolucci F. 2020 Fingers zipped up or baby mittens? Two main tetrapod strategies to return to the sea. Biology Letters. 20200281. DOI: https://doi.org/10.1098/rsbl.2020.0281

Sobre investigación:

Marta Fernández. Investigadora principal. FCNyM, UNLP.

Evangelos Vlachos. Investigador asistente. MEF.

Mónica Buono. Investigadora adjunta. IPGP.

Lucia Alzugaray. Pasante. Secretaría de Cultura del Chubut, UNPSJB. IPGP.

Lisandro Campos. Becario doctoral. FCNyM, UNLP.

Juliana Sterli. Investigadora independiente. MEF.

Laura Yanina Herrera. Investigadora adjunta. FCNyM, UNLP.

Florencia Paolucci. Becaria doctoral. FCNyM, UNLP.