¿Qué entendemos por anfibio?

Antes de adentrarnos en la radiación de los tetrápodos, creemos conveniente dar un breve repaso a cuáles son las características físicas tanto del agua como del aire, puesto que debido a ellas precisamente son las adaptaciones que aparecen en los animales acuáticos que deciden colonizar el medio terrestre.

Después de este pequeño paréntesis, volvamos con nuestro querido pisciforme que inició su andadora en el medio terrestre. Esta criatura con aspecto de pez estaría emparentada filogenéticamente con el fósil viviente más popular, el celacanto (Latimeria chalumnae), al pertenecer ambos al grupo de los Sarcopterigi (peces con “aletas carnosas”) y a partir de los cuales se cree que evolucionarían los tetrápodos (animales provistos de cuatro extremidades).

El proceso evolutivo tendría lugar de forma progresiva a partir de las aletas pares de los Sarcopterigi que conduciría en primer lugar a la formación de las extremidades para en una segunda fase dar lugar a las digitalizaciones, es decir, a la aparición de los dedos.

Todo el mundo que lee esto por primera vez le puede resultar un tanto sorprendente e incluso irreal.....¿me están diciendo que las aletas de los peces tienen la misma estructura que las extremidades de los vertebrados?

Pues sí. Aunque a primera vista puedan parecer dos estructuras muy diferentes, lo cierto es que un estudio hecho con detenimiento de los elementos óseos presentes en las aletas pares de estos Sarcopterigi pone de manifiesto estructuras que a grandes rasgos, según los especialistas, recuerdan a las extremidades de los anfibios.

¿Existe algún animal en el que podamos ver la transformación de una aleta en una extremidad? No en animales actuales, pero sí en fósiles.

Si retrocedemos al Devónico, tenemos a Eusthenopteron (ripidistio) en el que podemos reconocer unas estructuras que son homólogas (presentan la misma estructura) a los huesos de la muñeca de los tetrápodos.

La presencia de estas estructuras hace suponer que Eusthenopteron tendría la capacidad de desplazarse (más bien arrastrarse) por el fondo fangoso de los estanques en los cuales vivía.

Siguiendo en el Devónico, tenemos al que se considera el primer anfibio, animal que ya tendría las extremidades de un tetrápodo bien desarrolladas aunque no lo suficientemente robustas como para apoyarse sobre ellas y levantar su cuerpo de tierra. Se trata de Acanthostega con la particularidad que en él incluso se observa el completo desarrollo de los dedos tanto en las extremidades posteriores como anteriores.

Siguiendo la pista que nos llevaría hacia las extremidades de un tetrápodo actual, nos encontramos con Icththyostega quien ya presentaría una cintura pectoral completamente formada, huesos duros, musculatura, etc... que le permitirían dar el paso del agua a tierra aunque se cree que no podría desplazarse bien.

A partir de aquí diferentes adaptaciones tanto a nivel de musculatura como de osificación nos llevaría a las extremidades de los tetrápodos actuales pero.... ¿siempre hemos tenido 5 dedos los craneados?

Durante muchos años se creyó que sí, pero nuevos hallazgos de fósiles de este mismo periodo demostró la existencia de polidactilia, es decir, de muchos dedos.

Respecto al qué o quién condujo a estos organismos a hacer su incursión en el medio terrestre todo son hipótesis y no se sabe nada con total certeza. De todos modos, dos teorías parecen tomar fuerza y son las que nosotros vamos a plasmar en este artículo.

1.- Competencia por los recursos. De todos es bien sabido que la vida se inició en el agua. Es algo que nos explicaron en el colegio y es una teoría que conforme hemos ido creciendo ha quedado reforzada, especialmente por todos aquellos que hemos escogido estudiar alguna ciencia relacionada con la biología.

Por ello, es fácil entender que la presencia de una gran cantidad de organismos en dicho medio y de hábitos depredadores condujera tarde o temprano a la colonización del medio terrestre al disminuir poco a poco los recursos alimentarios en el agua.

La colonización del medio terrestre por parte de los artrópodos que había tenido lugar en tiempos anteriores tiene especial relevancia en este momento. La presencia de ellos supone una fuente de alimento que hasta el momento estaba siendo bastante desaprovechada y habiendo una gran competencia por los recursos, es fácil pensar el por qué tuvo lugar la colonización de medio terrestre por parte de los primeros craneados.

Si los primeros craneados que colonizaron el medio terrestre fueron organismos parecidos a los anfibios, esta teoría se vería reforzada con el hecho que la mayoría de anfibios son depredadores de artrópodos. Curiosamente, la evolución los ha dotado de las estructuras especiales para la captura de éstos con el paso de los años y tal especialización aún perdura hoy y en día en muchas de las especies de anfibios.

2.- Secamiento progresivo de zonas acuáticas de agua dulce. Para algunos autores como Alfred Romer (paleontólogo de Harvard), la incursión de los craneados en el medio terrestre sería la última posibilidad para sobrevivir que les quedaba a estos “peces” ante la desaparición progresiva del medio acuático.

Quede claro que no se produjo una desaparición completa de todas las masas de agua sino que en la época en la que se supone que tuvo lugar la colonización del medio terrestre por parte de los craneados se alternaban épocas de fuertes lluvias que provocaban inundaciones con temporadas de sequía.

Del mismo modo, parece que hay unanimidad en que las masas de agua afectadas serían las de agua dulce al tener un carácter mucho más temporal y poco constante en comparación con las marinas.

Precisamente durante este periodo, sólo aquellos que durante el tiempo que precedía a la sequía de la masa de agua fueran capaces de desarrollar estructuras adaptadas para la vida en el medio terrestre (“pulmones” y “patas”) serían los supervivientes y podrían ir en busca de otra masa de agua. El proceso evolutivo no tuvo lugar de hoy para mañana y muchos animales morirían, pero de todo el conjunto unos pocos conseguirían sobrevivir (selección natural).

Esta teoría vendría reforzada por la presencia de formas vivientes de peces con capacidad para hacer incursiones en el medio terrestre gracias a aletas duras y otras adaptaciones especiales (“peces pulmonados”, ripidistios, etc...), la presencia de anfibios de costumbres más terrestres que otros, etc...

Esto como hemos dicho no son más que teorías, puesto que nadie estuvo presente en el momento en el que tuvo lugar la colonización, si bien son de todas las teorías postuladas las que desde nuestro punto de vista serían más acordes con la realidad del momento y así se pone de manifiesto también en todos los tratados de zoología que hemos consultado.

De todos modos, nuevos estudios y hallazgos como el de Acanthostega ponen de manifiesto que las extremidades no se originarían como consecuencia de la colonización del medio terrestre sino que ¡ya habrían aparecido en el medio acuático! Esto descartaría esta segunda teoría y cobraría vigor la primera.

El momento exacto de la colonización del medio terrestre por parte de lo que podríamos llamar “pez con aspecto de anfibio” no se sabe a ciencia cierta, si bien algunos expertos barajan la posibilidad que tuviera lugar en el Devónico hace casi 400 millones de años.

El Devónico fue un periodo caracterizado por la alternancia de épocas de inundaciones y de sequía, así como por un clima de temperaturas suaves. Todo esto como habéis podido comprobar queda reflejado en la segunda teoría y sería en lo que se basaron los científicos partidarios de ella para postularla antes que se descubriera ese fósil.

Seguido al Devónico vino el Carbonífero, periodo en el cual se cree que tuvo lugar la mayor diversificación de los tetrápodos... ¿Razones?

Contrariamente al periodo anterior, el Carbonífero se caracterizó por un clima húmedo y templado sin aquellas grandes oscilaciones, lo que condujo a un abundante crecimiento de flora briofítica y también a la aparición de los grandes helechos del tamaño de un árbol que actualmente son fósiles.

Nosotros no somos especialmente amantes ni de la filogenia ni de la taxonomía pero sería un delito acabar nuestro recorrido por la radiación de los tetrápodos hasta la aparición de los anfibios sin hacer un cladograma que muestre las relaciones existentes entre los diversos grupos.

No es un cladograma actualizado, esto quiere decir que no tiene en cuenta las nuevas relaciones evolutivas descubiertas gracias a la filogenia molecular, pero sirve al menos para mostraros de una forma gráfica como tuvo lugar la aparición de los primeros tetrápodos.

Para dar por finalizado este artículo ya sólo nos queda después de haber visto cómo aparecieron las extremidades de tetrápodos, explicar a grandes rasgos cuáles son los cambios fisiológicos que acontecieron en estos animales que decidieron iniciar su andadura en el medio terrestre.

Los peces respiran por branquias, pero estas estructuras tan eficientes para la captación del oxígeno en el agua resultan inapropiadas para el medio terrestre. Los filamentos branquiales en contacto con el aire se pegan los unos con los otros y se secan con facilidad, de modo que todos los peces dulceacuícolas que consiguieron sobrevivir fuera del agua tuvieron que desarrollar algún tipo de “pulmón” seguramente a partir de una evaginación de la faringe que les garantizara una mejor captación de la abundancia del oxigeno.

Esta cavidad respiratoria puede mejorar notablemente su eficiencia si está bien vascularizada. Así que el siguiente paso evolutivo es la creación de una compleja red de capilares que permitan la circulación de la sangre a través de ella. Gracias a ello, tendría lugar el intercambio de gases y la sangre se oxigenaría mucho mejor llegando al corazón gracias a la vena pulmonar formando un circuito completo y dando lugar a la circulación doble característica de todos los tetrápodos, es decir, una circulación sistémica (irriga el cuerpo) y una circulación pulmonar (irriga los pulmones).

Los anfibios actuales conservan todavía características de sus antepasados como es una clara dependencia del medio acuático o mejor dicho de una elevada humedad ambiental, especialmente durante la reproducción, puesto que si bien muchas especies han conseguido una perfecta adaptación al medio terrestre todavía dependen del líquido elemento para llevar a cabo su reproducción. La causa está en que los huevos de los anfibios no presentan amnios (saco de fluido que rodea al embrión) de manera que realizan todo el intercambio gaseoso con el agua y no tienen ninguna estructura de protección contra de desecación como otros grupos de craneados.

Aparte si realizamos un estudio de su desarrollo embrionario (embriología comparada), observaremos toda una serie de rasgos morfológicos que nos recordarán seguramente a sus parientes acuáticos, los peces, pero esto lo dejaremos para tratarlo más extensamente en próximos artículos.