Cómo los peces evolucionaron para caminar y se convirtieron en humanos

Cuando uno piensa en la evolución humana, es muy probable que se imagine a chimpancés explorando antiguos bosques o a los primeros humanos pintando mamuts lanudos en las paredes de las cavernas. Pero los humanos, junto con los osos, los lagartos, los colibríes y el Tyrannosaurus rex, somos en realidad peces de aletas lobuladas.

Puede sonar extraño, pero las pruebas están en nuestros genes, anatomía y fósiles. Pertenecemos a un grupo de animales llamados sarcopterigios terrestres, pero los enormes cambios evolutivos han oscurecido nuestra apariencia.

Pensamos en los peces como expertos nadadores, pero en realidad han desarrollado la capacidad de «caminar» al menos cinco veces. Algunas especies se impulsan con las aletas delanteras bien desarrolladas, mientras que otras «caminan» por el fondo oceánico.

Nuestro antepasado sarcopterigio desarrolló pulmones y otros mecanismos de respiración, extremidades óseas y una columna vertebral más fuerte antes de aventurarse en tierra firme. Estas adaptaciones no sólo fueron útiles en entornos acuáticos, sino que permitieron a nuestros antepasados explorar tierra firme: eran «preadaptaciones» para la vida en tierra.

La transición del agua a la tierra fue uno de los acontecimientos más significativos de la evolución de los vertebrados. Puede que empezara como una forma de escapar de los depredadores, pero el paisaje que descubrieron nuestros antepasados ya era rico en plantas como musgos, crisálidas y helechos, así como en artrópodos (milpiés) que habían colonizado la tierra millones de años antes.

No estamos solos

Caminar evolucionó de forma independiente varias veces en los peces, lo que lo convierte en un ejemplo de convergencia evolutiva (rasgos similares que evolucionan de forma independiente, como las alas en murciélagos y aves). Sin embargo, la evolución de la capacidad de caminar en los peces es poco frecuente. Existen más de 30.000 especies de peces tal y como las conocemos hoy en día (no en el sentido evolutivo), de las cuales sólo un puñado puede «caminar».

Los sarcopterigios se diferencian de otros tipos de peces en varios aspectos importantes. Por ejemplo, nuestras aletas (extremidades) tienen soportes óseos y lóbulos musculares que nos permiten desplazarnos por tierra.

Se cree que esta adaptación fue crucial para la evolución de los tetrápodos (anfibios, mamíferos, reptiles y aves) durante nuestra transición del agua a la tierra en el Devónico Tardío, hace unos 375 millones de años. Muchos de los genes implicados en la formación de extremidades y dedos en los tetrápodos también se encuentran en sarcopterigios acuáticos como el pez luna, lo que indica que estos rasgos evolucionaron en nuestro antiguo antepasado común.

No sabemos de qué especie era este antepasado, pero probablemente tenía un aspecto similar al Celacanto, que cuenta con un rico registro fósil y es un «fósil viviente» que hoy habita en el océano Índico occidental e Indonesia.

Los peces sarcopterigios que caminan se extinguieron, como el Tiktaalik, o evolucionaron tanto que ya no los reconocemos como peces (tetrápodos).

Un ejemplo de pez vivo que camina es el saltarín del fango (de la familia Oxudercidae). Estos peces viven en manglares y marismas y utilizan sus aletas pectorales para caminar por tierra. Estas aletas les ayudan a escapar de los depredadores acuáticos, a buscar comida (consumen materia orgánica en el barro) e incluso a relacionarse en tierra buscando pareja.

Otro ejemplo es el siluro andante (Clarias batrachus), que utiliza sus aletas pectorales para desplazarse por tierra, lo que le ayuda a escapar de los estanques que se secan y a encontrar nuevos hábitats.

¿Cómo evolucionaron los genes relacionados con la capacidad de andar?

La raya pequeña (Leucoraja erinacea) es un pez cartilaginoso emparentado con las rayas y los tiburones (a diferencia de los peces óseos, incluidos los sarcopterigios). Es otro pez que «camina» bajo el agua con aletas como patas, imitando los movimientos de los animales terrestres.

La raya pequeña es de gran interés para los científicos que investigan la evolución de la locomoción porque evolucionó caminando con aletas independientemente de los sarcopterigios. Sin embargo, hasta ahora era difícil estudiar la genética del andar de la raya pequeña por falta de datos de calidad.

Esto cambió hace poco, cuando investigadores de Seúl y Nueva York utilizaron tecnología punta para construir un ensamblaje de alta calidad del genoma de la raya. Los científicos descubrieron que sólo utiliza diez músculos para caminar con las aletas, mientras que los tetrápodos suelen emplear cincuenta para mover sus extremidades.

Una gran pregunta sobre la evolución de los vertebrados es: ¿qué genes son importantes para desarrollar los músculos que permiten caminar? Para averiguarlo, el equipo analizó qué genes estaban activos en los nervios que controlan los músculos de las extremidades (nervios motores) en un ratón, un pollo y una raya pequeña.

Descubrieron patrones similares de expresión génica en los nervios motores que ayudan al funcionamiento de estos músculos. Así pues, los peces que caminan pueden haber seguido distintos caminos evolutivos, pero este reciente estudio sugiere un mecanismo genético común.

Los humanos evolucionaron para ser los mejores caminantes

A finales del Triásico, hace unos 201 millones de años, tanto los dinosaurios como los mamíferos habían desarrollado una excelente capacidad para correr. Los humanos perfeccionaron su capacidad locomotora y desarrollaron numerosas adaptaciones que nos convierten en una de las especies más eficientes y capaces del planeta.

Estas adaptaciones incluyen un tendón de Aquiles en forma de resorte que ayuda a almacenar energía, una zancada larga y un centro de gravedad equilibrado, y la sudoración para refrescarse. Estas adaptaciones nos permiten correr largas distancias con gran resistencia, aunque a velocidades lentas.

Nuestros antepasados utilizaban la carrera para cazar, escapar de los depredadores y buscar comida. Ha modelado nuestra anatomía, fisiología y cultura. Y muchos estudios demuestran que caminar y correr son cruciales para nuestro bienestar y nuestra salud física.

Ha habido un largo camino desde el origen de la caminata en nuestros antepasados parecidos a los peces que colonizaron la tierra por primera vez. Pero caminar y correr siguen siendo una parte fundamental de nuestras vidas y de nuestro éxito evolutivo.

Chris Organ: Profesor adjunto de Biología Evolutiva, Universidad de Reading