Científicos del Instituto Smithsonian han sintetizado los patrones de las transiciones a las que ballenas, delfines, focas y otras especies se sometieron a medida que pasaban desde la tierra al mar.

Sobre la base de recientes avances en diversos campos como la paleontología, la biología molecular y la ecología de la conservación, sus resultados, publicados en la edición de este viernes de Science, ofrecen una visión completa de cómo la vida en el océano ha respondido a los cambios ambientales con el tiempo y destaca cómo la historia evolutiva ayuda a entender el impacto de las actividades humanas sobre las especies marinas en la actualidad.

Durante más de 250 millones de años, los animales terrestres tetrápodos han conquistado varias veces los océanos de la Tierra. Estas criaturas, como plesiosaurios, pingüinos y tortugas marinas, descienden de grupos separados de vertebrados terrestres que evolucionaron de forma convergente para prosperar en ambientes acuáticos, informa Smithsonian.com.

Las transiciones repetidas entre la tierra y el mar han impulsado la innovación, la convergencia y la diversificación

Los tetrápodos marinos representan un grupo diverso de vida y de especies extintas de mamíferos, reptiles, anfibios y aves que juegan o jugsron un papel fundamental como grandes depredadores del océano en los ecosistemas marinos. Las transiciones repetidas entre la tierra y el mar han impulsado la innovación, la convergencia y la diversificación en un contexto de cambio de los ecosistemas marinos y extinciones masivas del período Triásico.

De esta manera, proporcionan modelos ideales para probar hipótesis acerca de la evolución de las especies durante largos períodos de tiempo. Especies modernas de tetrápodos marinos se enfrentan ahora a una serie de impactos a su medio ambiente impulsados por los humanos, como el cambio climático, la degradación del hábitat, la colisión con embarcaciones y el ruido subacuático.

"Sabemos por el registro fósil que los tiempos anteriores de un cambio profundo en los océanos fueron importantes puntos de inflexión en la historia evolutiva de las especies marinas", afirma el director del estudio, Neil Kelley, investigador postdoctoral en el Departamento de Paleobiología del Museo Nacional de Historia Natural.

"Los océanos de hoy siguen cambiando, en gran parte por las actividades humanas. Este documento proporciona el contexto evolutivo para entender cómo las especies vivientes de los depredadores marinos evolucionan y se adaptan a la vida en el Antropoceno", añade.

Los delfines modernos y reptiles marinos extintos llamados ictiosaurios descienden de especies terrestres distintas, pero de manera independiente convergieron en un cuerpo de pez muy similar

Investigaciones recientes en el registro fósil han proporcionado una nueva visión de la evolución de los rasgos que permitieron a los tetrápodos marinos prosperar en el mar. En algunos casos, desarrollaron anatomías similares entre los linajes que se adaptaron a estilos de vida marina. Por ejemplo, los delfines modernos y reptiles marinos extintos llamados ictiosaurios descienden de especies terrestres distintas, pero de manera independiente convergieron en un cuerpo de pez muy similar a pesar de que estuvieron separados en el tiempo durante más de 50 millones de años.

La transformación repetida de patas adaptadas para caminar sobre la tierra en aletas es otro ejemplo clásico de evolución convergente. Especies que van desde focas a mosasáuridos desarrollaron independientemente extremidades anteriores simplificadas en su transición de vivir en la tierra al mar, de forma que les permitiera moverse con rapidez y eficacia en el agua. Esta transformación puede haberse conseguido por cambios paralelos a nivel del genoma.

"Las transiciones de la tierra al mar han sucedido decenas de veces entre los reptiles, mamíferos y aves, a través de grandes extinciones masivas --recuerda Nicholas Pyenson, conservador de mamíferos marinos fósiles en el Museo--. A menudo se obtienen resultados de aspecto similar pero la convergencia va más allá de la piel. Se puede ver en un amplio rango de escalas desde las moléculas a las redes alimentarias durante cientos de millones de años".

En el caso de los buceadores de gran profundidad, como las ballenas picudas y focas, estas especies han evolucionado independientemente a tener proteínas de unión a oxígeno con carga positiva llamadas mioglobina en sus músculos, lo que les permite sobrevivir bajo el agua durante largos períodos de tiempo.

No todas las adaptaciones observadas en los tetrápodos marinos se pueden atribuir a la evolución convergente

Los científicos también han encontrado secuencias genéticas idénticas en diferentes especies marinas, como las ballenas, las focas y las vacas de mar. Si estas similitudes moleculares invisibles representan patrones visibles a mayor escala de la evolución convergente o si la anatomía convergente sigue diferentes vías genéticas en distintos grupos sigue siendo una pregunta abierta importante que debe abordarse conforme haya más secuencias genómicas de más especies, según los expertos.

No todas las adaptaciones observadas en los tetrápodos marinos se pueden atribuir a la evolución convergente. Por ejemplo, a medida que las ballenas barbadas evolucionaron para vivir bajo el agua, desarrollaron un sistema único de filtro de alimentación que depende de placas similares a pelos en lugar de dientes. En contraste, las ballenas dentadas evolucionaron para atrapar y alimentarse de presas mediante la emisión de llamadas y el uso de la ecolocalización, una especie de sónar, para procesar los ecos de estos ruidos y detectar objetos en el mar.

Kelley y Pyenson sintetizaron la información de los estudios existentes e hicieron referencia a colecciones de paleobiología del Smithsonian en el transcurso de sus investigaciones. Los expertos esperan que esta revisión integral fomente la futura colaboración entre los investigadores a través de campos científicos y lleve a nuevos conocimientos sobre la biología evolutiva, la paleontología y la conservación marina.