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YUDHIJIT BHATTACHARJEE
Hace más de
tres mil millones de años, cuando la Tierra era todavía
un globo solitario, sin habitantes, la vida hizo su primera aparición
en el planeta en la forma de organismos unicelulares.
A partir de ellos,
evolucionaron manifestaciones más complejas de vida: organismos
multicelulares como algas que flotaban en los mares; luego criaturas
de cuerpos suaves, con forma de gusanos, con una organización
más elaborada de células, y finalmente, millones de
años más tarde, animales como moscas y reptiles que
tenían cabezas bien definidas.
Los científicos
que estudian este árbol gigantesco y densamente ramificado
de la evolución creen que la aparición de la cabeza
fue un hito en la historia de la vida animal.
Marcó el inicio
del comportamiento activo de depredación y alimentación,
lo que desencadenó una carrera de sobrevivencia que aceleró
el ritmo
evolutivo.
A través de
estudios genéticos de algunas de las especies vivientes más
antiguas del planeta, los científicos están ahora
reconstruyendo esta cuenca evolutiva.
Sus descubrimientos
indican que la primera cabeza apareció hace unos 700 millones
de años en un organismo como la hidra, que puede haber sido
un antepasado común de las especies desde caracoles hasta
seres humanos.
La primera cabeza era
simplemente una red de células nerviosas en la boca del organismo.
Algunos científicos creen que era similar al grupo de nervios
presentes en la abertura bucal de las cnidarios, una familia de
criaturas acuáticas con púas. Incluye a la hidra,
la anémona de mar y la medusa.
Los bañistas
que han sufrido pinchaduras de la medusa apreciarán por qué
las cnidarios tienen ese nombre, el cual se deriva de la palabra
griega knidos que significa "ortiga punzante".
En la hidra y la medusa
la boca está rodeada por un anillo de tentáculos que
el animal utiliza para envenenar y entorpecer a su víctima.
El grupo de nervios en esta región, señalan los científicos,
podría ser la cabeza más primitiva dentro del reino
animal.
En su búsqueda
del origen de la cabeza, los científicos identificaron genes
en corales, anémonas de mar e hidras, que son similares a
los genes responsables del desarrollo de la cabeza de otros animales
superiores como las moscas y los ratones.
El estudio de tales
genes homólogos a través de las especies, los cuales
tienen secuencias de proteínas que se corresponden estrechamente,
es una técnica estándar utilizada por los científicos
para averiguar el linaje de las características físicas
y de comportamiento.
En los experimentos
con hidras, la Dra. Brigitte Galliot y sus colegas de la Universidad
de Ginebra estudiaron genes que eran similares a aquellos involucrados
en el desarrollo de la cabeza en la mosca de la fruta. Recortaron
la parte superior de una hidra y examinaron la expresión
de proteínas específicas reguladas por estos genes
mientras el organismo regeneraba su parte perdida.
Concluyeron que los
genes estaban involucrados en formar la región superior de
la hidra, lo que incluía la organización de células
nerviosas.
Los científicos
han informado de resultados similares para otras series de genes
de hidra. Otros también han demostrado que los corales y
las medusas tienen versiones básicas de genes con el patrón
de la cabeza que están involucrados en el desarrollo de neuronas.
Estos descubrimientos
indican que la cabeza en los animales superiores puede haber evolucionado
desde una estructura como boca similar al cuerpo superior de los
cnidarios. Una conclusión más amplia, de acuerdo a
Galliot, es que el origen de la cabeza puede haber sido impulsado
por la necesidad de una alimentación activa.
"Es como si lo
importante en esa etapa de la evolución fuera organizar células
en una forma que apoyara un comportamiento de alimentación
activo y autónomo", explicó Galliot.
Ese objetivo se podría
haber logrado si se tuviera una alta densidad de neuronas en torno
a la boca. La densidad de las neuronas habría dado al organismo
cierta habilidad de maniobra para atrapar el alimento flotando cerca.
El sistema nervioso
puede haber evolucionado más para permitir una alimentación
más activa. La necesidad de atrapar a la presa mediante el
uso de movimientos controlados de los tentáculos, por ejemplo,
puede haber estimulado la evolución de múltiples tipos
de células y neuronas sensitivas.
Para un organismo decidido
a encontrar alimento en forma más eficiente, tenía
sentido desarrollar el sistema nervioso principalmente en un extremo
del cuerpo, el cual más tarde evolucionó para convertirse
en una cabeza, explicó el Dr. Luis Puelles, biólogo
de la Universidad de Murcia, en España.
"Especialmente
una vez que tenía un organismo nadando libremente con una
vara de alimentación, era conveniente poner los mejores sensores
y unidades de computación al frente del animal donde enfrentaría
en forma más eficiente a la presa", señaló
Puelles.
Carrera "armamentista"
Durante millones de
años, los aparatos sensitivos y nerviosos del antepasado
similar a la hidra se desarrollaron en un sistema nervioso central.
Los científicos creen que este cerebro rudimentario era similar
al del gusano actual. Marcó el siguiente paso en la evolución
de la cabeza.
"Una centralización
del sistema nervioso proporcionó muchas ventajas", aseguró
el Dr. Ulrich Technau, científico de la Universidad de Darmstadt
en Alemania.
"Proporcionó
conexiones más cortas entre las neuronas, lo que permitió
una reacción más rápida a cambios en el medio
ambiente. Asimismo, fue posible tener un número más
alto de conexiones entre las neuronas, lo cual permitió comportamientos
más complejos".
A medida que el repertorio
de comportamiento se expandía, los organismos desarrollaron
órganos elaborados para la vista, el olfato y el gusto. "La
alimentación activa también estimuló la evolución
de las estructuras de la cabeza tales como las mandíbulas
y las branquias", explicó el Dr. Volker Hartenstein,
científico de la UCLA.
Mientras la naturaleza
moldeaba la cabeza, ésta llegó a ser una fuerza impulsora
en la evolución. Su sofisticación fue acompañada
por un aumento en el comportamiento depredador, que condujo a una
diversificación explosiva de especies.
"La depredación
desencadenó una carrera armamentista evolutiva", indicó
el Dr. Peter Holland, zoólogo de la Universidad de Oxford.
"El juego fue así: 'Yo te comeré a ti, a menos
que te defiendas o te alejes o te escondas. Pero si haces eso, entonces
necesito ser incluso mejor para sentir, perseguir y atrapar' ",
dijo.
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