Diversas especies marinas evolucionaron hacia la misma técnica nadadora

Los hallazgos podrían ayudar a los científicos a comprender mejor la evolución, así como a allanar el camino para vehículos submarinos de gran agilidad.

La capacidad de mover el cuerpo rápidamente a través del agua es una clave de la existencia de muchas especies.

El gusano plano de la alfombra persa, la sepia y la morena negra no se parecen en nada a los otros –su último ancestro común vivió hace 550 millones de años, antes del periodo Cámbrico– pero un nuevo estudio utiliza una combinación de simulaciones por ordenador, un pez robótico y un vídeo de un pez real para mostrar que las tres criaturas acuáticas han evolucionado para nadar con aletas alargadas usando el mismo movimiento mecánico que optimiza su velocidad, ayudando a asegurar su supervivencia.

Estos tres animales son parte de un grupo muy diverso de animales acuáticos –tanto de vertebrados como invertebrados– que llegó de forma independiente a la misma solución de cómo usar sus aletas para maximizar la velocidad. Y, sorprendentemente, este llamada evolución «convergente» ocurrió al menos ocho veces a través de tres filos diferentes, o grupos de animales, apoyando la creencia de que la necesidad jugó un papel más importante que el azar en el desarrollo de este rasgo.

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Los hallazgos podrían ayudar a los científicos a comprender mejor la evolución, así como a allanar el camino para vehículos submarinos de gran agilidad.

En una publicación del artículo en la edición de este martes de ‘Plos Biology’, investigadores de la Universidad Northwestern en Evanston, Illinois, Estados Unidos, describen cómo estudiaron 22 animales que mueven ondulando sus aletas pectorales para nadar en una amplia variedad de formas y tamaños (mediana/nadadores de aletas emparejadas). Sus alargadas aletas ondulan a lo largo y oscilar de lado a lado.

En el caso de todas las aletas de estos animales, el equipo encontró que la longitud de una ondulación durante la natación dividida por la amplitud media del movimiento lateral es siempre una proporción de alrededor de 20. «Hay un número finito de maneras de hacer algo así. En nuestro estudio, hemos cuantificado cómo un grupo inusual de animales nadadores optimiza la fuerza y, por lo tanto, la velocidad», plantea el autor principal del estudio, Malcolm MacIver.

La evolución lleva a la naturaleza hacia soluciones más organizadas y menos desorden, según los investigadores, cuyo objetivo era cuantificar la biología y sus soluciones, no sólo hacer observaciones. «El azar ofrece muchas posibilidades en cuanto a cómo un pez puede nadar, pero la física y el ambiente del animal pone limitaciones a estas posibilidades. En este caso, la presión de selección es muy alta, empujando al animal a una solución particular y triunfando la necesidad», explica Neelesh A. Patankar, colaborador cercano de MacIver y otro de los autores principales del trabajo.

Este equipo de investigación es uno de los muy pocos que ha cuantificado la base mecánica (maximizar la fuerza de propulsión o la velocidad) por un caso de evolución convergente, donde organismos no relacionados desarrollan características similares como adaptaciones a los estilos de vida y entornos similares, como las alas de las aves y los murciélagos.

Los investigadores llaman a la ratio recurrente de 20 la «longitud de onda específica óptima» (OSW, por sus siglas en inglés). En su estudio, no encontraron una sola excepción y esperan que las mil especies adicionales que nadan en esta forma (mediana/nadadores de aletas emparejadas), pero que aún no se han medido también se adherirán a la OSW.

«El azar juega un papel importante en estos animales –que no todos se adhieren exactamente al número óptimo 20– pero hay un punto en el que la variabilidad puede llegar a ser mortal, en el que nadar con la mecánica equivocada significa que se gasta energía y no se sobrevive», señala MacIver. «La relación de 20 es la mejor», agrega.

Los resultados clave de esta investigación son que las aletas alargadas utilizan el mismo movimiento mecánico para optimizar la velocidad a través de ocho grupos de animales y que la necesidad triunfó sobre la oportunidad en el desarrollo de rasgos fundamentales, dicen los investigadores. El estudio fomenta la comprensión de la interacción entre el azar y la necesidad en la biología y tiene implicaciones importantes para el diseño de la próxima generación de vehículos submarinos.

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