¡Aletas y Aventura!

Los manglares de Okinawa albergan muchas especies animales, desde cangrejos hasta martines pescadores; constituyen un ecosistema diverso que rebosa de vida. Entre los habitantes más peculiares que viven allí se encuentra el “Minami-Tobihaze”, el saltador de barro rayado. “Son peces, pero pueden caminar y vivir parcialmente en tierra”, dice la Dra. Fabienne Ziadi-Künzli de la Unidad de Física No Lineal y No Equilibrada, que es la primera autora de un estudio sobre la anatomía de los saltadores de barro, publicado recientemente en el Journal of Anatomy.

Adaptándose a una nueva vida

El saltador de barro rayado, científicamente llamado Periophthalmus argentilineatus, tiene más de una rareza. Sus ojos están más arriba que a los lados de la cabeza, y a pesar de no tener pulmones, estos peces pueden respirar aire. “Los saltadores de barro toman oxígeno a través de su piel, que siempre tienen que mantener húmeda, o a través de su boca”, dice la Dra. Ziadi-Künzli. A veces, incluso tragan una bocanada de aire y la sostienen para llevarla a sus huevos. “Cavan madrigueras en el barro y soplan el aire que hay dentro para asegurarse de que sus huevos reciben suficiente oxígeno”, explica la Dra. Ziadi-Künzli.

Sin embargo, su adaptación más asombrosa a la vida en tierra es probablemente la capacidad de caminar. “Nuestros antepasados ​​desarrollaron extremidades y dedos antes de abandonar el agua, pero no lo vemos en estos peces. Los saltadores de barro son anfibios y todavía tienen aletas que funcionan tanto para nadar como para caminar”, dice la Dra. Ziadi-Künzli. Para moverse en tierra, los saltadores de barro utilizan principalmente las aletas que se adhieren a los lados de sus cuerpos, que se llaman aletas pectorales.

“Los saltadores de barro tienen una forma única de moverse, que no se ha visto en ninguna otra especie de pez anfibio viviente. Se llama cojeo”, dice la Dra. Ziadi-Künzli. En lugar de mover sus aletas pectorales alternativamente, como los humanos utilizan las piernas al caminar, los saltadores de barro balancean sus aletas pectorales hacia adelante simultáneamente, como podríamos hacerlo con las muletas para aliviar el peso de una pierna lesionada.

Una instantánea de la evolución en progreso

“Es algo emocionante pensar en estos peces y cómo caminan. Después de que el profesor Mahesh Bandi y sus colegas terminaron un estudio sobre cómo la forma específica del pie humano le proporciona la estabilidad necesaria para caminar, comenzamos a preguntarnos qué adaptaciones morfológicas al movimiento en tierra podríamos ver al estudiar las aletas del anfibio saltador de barro”, dice la Dra. Ziadi-Künzli. Impulsada por su interés científico como bióloga de peces, se sumergió en la literatura sobre el tema.

Sorprendentemente, el último estudio anatómico en profundidad sobre las aletas de los saltadores de barro se realizó en la década de 1960 y la información sobre las adaptaciones de los músculos del saltador de barro y otros tejidos blandos a la vida en tierra era escasa. Con su experiencia en estudios anatómicos y acceso a la microtomografía computarizada (µCT) dentro de las Instalaciones centrales de la OIST, ella y sus colegas decidieron investigar las adaptaciones de los saltadores de barro a la vida fuera del agua por sí mismos.

“El µCT tiene una fuente de rayos X y un detector microscópico que capta la señal. Debido a que estábamos interesados ​​en los tejidos blandos, usamos yodo para dar a los tejidos blandos un mejor contraste en las imágenes”, explicó la Dra. Ziadi-Künzli. Con este método, el equipo obtuvo imágenes de varios peces, comenzando por el saltador de barro y sus parientes evolutivos cercanos. Para comparar, los investigadores también escanearon otros peces, por ejemplo, el pez cebra, que solo están relacionados lejanamente con el saltador de barro.

Una vez finalizadas las imágenes iniciales, la parte más difícil del estudio estaba a punto de comenzar: el análisis de miles de imágenes separadas producidas por el µCT. “Tuvimos que clasificar manualmente todas esas imágenes para identificar cada tejido. Básicamente, hemos estado trabajando en el análisis desde 2019”, señala la Dra. Ziadi-Künzli. El trabajo tedioso del investigador finalmente valió la pena cuando las primeras imágenes en 3D de los saltadores de barro revelaron varias adaptaciones únicas a la vida fuera del agua. “Descubrimos que sus músculos en las aletas pectorales son más grandes, y lo mismo ocurre con la cintura escapular a la que se adhieren”, dice la Dra. Ziadi-Künzli.

Los investigadores se sorprendieron aún más cuando descubrieron que en las aletas pectorales del saltador de barro, las que utilizan para caminar, algunos tendones que conectaban los huesos fueron reemplazados por tejido de fascia. “Creemos que esta es una adaptación que ayuda a los saltadores de barro a empujarse hacia adelante durante la marcha, porque el tejido de la fascia proporciona más estabilidad y podría ayudar a crear la fuerza necesaria para mover su masa en tierra”, explicó la Dra. Ziadi-Künzli.

La mayor intensidad de la gravedad en tierra parece haber provocado otra adaptación en los cuerpos de los saltadores de barro, “hay una conexión entre el hombro y la aleta pélvica a través de una especie de articulación que no vemos en ningún otro pez que hayamos escaneado”, dice la Dra. Ziadi-Künzli. Estos cambios insinúan cuán severa puede ser la presión evolutiva cuando los organismos pasan del agua a la tierra.

Y los huesos tampoco quedaron sin afectar en el saltador de barro, cuyas aletas necesitan soportar mucho más peso al caminar que al nadar. “Por lo general, los radios de las aletas pectorales tienen forma de media luna si se observa una sección transversal, pero en el saltador de barro, eran redondos cerca de la base del radio de la aleta y luego cambiaban a forma de media luna hacia la punta del radio de la aleta. “Creemos que esto podría darle a la aleta más estabilidad mecánica”, dice la Dra. Ziadi-Künzli. Otros investigadores han descrito formas similares de huesos de radios de aletas, algunos fósiles de peces extintos que fueron ancestros de los animales que caminaban en tierra.

Todos estos descubrimientos dejaron al equipo con ganas de profundizar aún más en la comprensión de la evolución del saltador de barro, “cuando los saltadores de barro están en estado larval, no se diferencian de las larvas de muchos otros peces gobios, pero durante la metamorfosis, cambian su cuerpo y la anatomía de las aletas rápidamente. Queremos observar este desarrollo de las larvas a los adultos para comprender mejor esta transición”, dice la Dra. Ziadi-Künzli.

Para estas tareas futuras, la Dra. Ziadi-Künzli y el coautor Dr. Ken Maeda, quien es científico del personal en la Unidad de Eco-Evo-Devo Marina, establecieron una colaboración entre laboratorios para estudiar la metamorfosis del saltador de barro de larva a pez adulto. “El uso de estas herramientas de disección virtuales nos da una perspectiva completamente nueva sobre la anatomía de los animales, lo cual es un trabajo importante. Después de todo, ¿cómo podemos comprender a un organismo y sus adaptaciones evolutivas si no sabemos cómo están construidos?”, dice la Dra. Ziadi-Künzli.