Un estudio de la anatomía de los saltadores del barro revela sus adaptaciones para caminar sobre tierra

Los bosques de manglares de Okinawa albergan muchas especies animales, desde cangrejos hasta martines pescadores; Albergan un ecosistema diverso repleto de vida. Entre los residentes más extravagantes que viven allí se encuentra el «Minami-Tobihage», el saltador del barro prohibido.

«Son peces, pero caminan sobre la tierra y pueden sobrevivir parcialmente», dijo el Dr. Fabienne Giadi-Kunzli dice El Revista de anatomía.

El saltamontes barrado, conocido científicamente como Periophthalmus argentinatus, tiene más de una rareza. Sus ojos están más altos que el resto de su cabeza y, aunque no tienen pulmones, estos peces respiran aire.

«Los saltadores del barro toman oxígeno a través de la piel, que siempre está húmeda, o a través de la boca», explica el Dr. dice Ziadi-Kunzli. A veces, tragan una gran bocanada de aire y la retienen para llevarla a sus huevos. «Excavan madrigueras en el suelo y expulsan aire para asegurar suficiente oxígeno para sus huevos», dijo el Dr. Explica Ziadi-Kunzli.

Sin embargo, quizás su adaptación más sorprendente a la vida en la Tierra fue la capacidad de caminar. «Nuestros antepasados ​​desarrollaron extremidades y dedos antes de abandonar el agua, pero no vemos esto en estos peces. Los saltadores del barro son anfibios y todavía tienen aletas funcionales para nadar y caminar», dijo el Dr. dice Ziadi-Kunzli. Para moverse en tierra, los saltadores del barro utilizan principalmente aletas adheridas a los lados de su cuerpo, llamadas aletas pectorales.

«Los saltadores del barro tienen una forma única de locomoción, que no se encuentra en ninguna otra especie de pez anfibio vivo. Se llama hacer muletas», dijo el Dr. dice Ziadi-Kunzli. En lugar de mover sus aletas pectorales alternativamente, como los humanos usan sus piernas para caminar, los saltadores del barro mueven simultáneamente sus aletas pectorales hacia adelante, de modo que podemos quitar el peso de una pierna lesionada con muletas.

Una instantánea de la evolución en curso

«Es emocionante pensar en estos peces y en cómo caminan. Después de que el profesor Mahesh Bundy y sus colegas terminaron de estudiar cómo la forma particular del pie humano proporciona la estabilidad necesaria para caminar, comenzamos a pensar en qué adaptaciones morfológicas. Mientras estudiamos En las aletas del saltador de lodo anfibio, se puede ver el movimiento anterior», dijo el Dr. dice Ziadi-Kunzli. Motivado por su interés científico como biólogo de peces, estudió la literatura sobre el tema.

Sorprendentemente, el último estudio anatómico en profundidad sobre las aletas del saltador del fango se realizó en la década de 1960, y no había suficiente información sobre los músculos del saltador del fango y otras adaptaciones de los tejidos blandos para la vida en la Tierra. Con su experiencia en el estudio de anatomía y el acceso a la tomografía microcomputarizada (μCT) dentro de las instalaciones centrales de OIST, ella y sus colegas decidieron investigar las adaptaciones de los saltadores del barro a la vida fuera del agua.

«El µCT tiene una fuente de rayos X y un detector microscópico que capta la señal. Como estábamos interesados ​​en el tejido blando, utilizamos yodo para darle un mejor contraste al tejido blando en las imágenes», dijo el Dr. Explica Ziadi-Kunzli.

Con este método, el equipo tomó imágenes de una variedad de peces, comenzando con el saltamontes y sus parientes evolutivos más cercanos. A modo de comparación, los investigadores también escanearon otros peces, como el pez cebra, que tiene un parentesco lejano con el saltamontes.

Una vez que se completen las imágenes iniciales, comenzará la parte más difícil del estudio: el análisis de los miles de imágenes individuales producidas por el µCT. «Tuvimos que clasificar manualmente todas esas imágenes para identificar cada tejido. Básicamente, hemos estado trabajando en el análisis desde 2019», dijo el Dr. dice Ziadi-Kunzli.

El tedioso trabajo de los investigadores finalmente dio sus frutos cuando las primeras imágenes en 3D de saltadores del barro revelaron varias adaptaciones únicas a la vida fuera del agua. «Descubrimos que los músculos de sus aletas pectorales son más grandes, y lo mismo ocurre con la cintura escapular a la que se unen», dijo el Dr. dice Ziadi-Kunzli.

Los investigadores se sorprendieron aún más cuando descubrieron que en las aletas pectorales del saltamontes, los tendones que conectan algunos de los huesos que utilizan para caminar han sido reemplazados por fascia.

«Creemos que se trata de una adaptación que ayuda a los saltadores del barro a impulsarse hacia adelante mientras caminan porque la fascia proporciona más estabilidad y ayuda a crear la energía necesaria para mover su masa en tierra», dijo el Dr. explicó Ziadi-Kunzli.

La alta intensidad de la gravedad de la Tierra provocó otra mutación en el cuerpo de Mudskipper. «Existe una conexión entre el hombro y las aletas pélvicas a través de una articulación que no hemos visto en ningún pez que hayamos escaneado», dijo el Dr. dice Ziadi-Kunzli. Estos cambios indican cuán intensas fueron las presiones evolutivas cuando los organismos pasaron del agua a la tierra.

Y los huesos no se vieron afectados en el saltador del barro, cuyas alas tienen que soportar más peso al caminar que al nadar. «Normalmente, los rayos de la aleta pectoral tienen forma de media luna si nos fijamos en la sección transversal, pero, en el saltamontes, son redondeados cerca de la base del rayo de la aleta y luego cambian a forma de media luna hacia la punta del rayo de la aleta.

«Creemos que esto le dará al ala más estabilidad mecánica», dijo el Dr. dice Ziadi-Kunzli. Otros investigadores han descrito formas similares de huesos de radios de aletas, algunos fósiles de peces extintos que fueron antepasados ​​de animales terrestres.

Todos estos descubrimientos hicieron que el equipo quisiera profundizar aún más en la comprensión de la evolución de Mudskipper. «Cuando los saltadores del fango están en su etapa larvaria, no se ven diferentes de muchas otras larvas de peces gobios, pero durante la metamorfosis, cambian rápidamente la anatomía de su cuerpo y sus aletas. Para comprender mejor esta transición, queremos observar este desarrollo de larva a adulto, » Dr. dice Ziadi-Kunzli.

Para estas futuras tareas, el Dr. Dr. Ziadi-Kunzli y el coautor Dr. Ken Maida estableció una colaboración entre laboratorios para estudiar la metamorfosis del saltamontes del barro de larva a adulto. pez

«El uso de estas herramientas de disección virtual nos brinda una perspectiva completamente nueva sobre la anatomía animal, una tarea importante. Después de todo, ¿cómo se supone que debemos entender un organismo y sus adaptaciones evolutivas si no sabemos cómo están construidos?» Dr. dice Ziadi-Kunzli.