Un fósil muy bien conservado descubierto en el noreste de China proporciona nueva información sobre los primeros antepasados ​​de la mayoría de las especies de mamíferos de hoy, los llamados mamíferos placentarios. Según el artículo publicado en la revista Nature , este fósil representa un nuevo hito en la evolución de los mamíferos pues su data es de 35 millones de años antes de lo que se pensaba anteriormente. Esto llena un  un importante vacío en el registro fósil y ayuda a calibrar la fecha evolutiva mediante los análisis del ADN.

El trabajo de un equipo de científicos del Museo Carnegie de Historia Natural describe una pequeña musaraña (Juramaia sinensis),como un mamífero que vivió en China hace 160 millones de años durante el período Jurásico. Juramaia es el primer fósil conocido de los euterios, el grupo que ha evolucionado para incluir a todos los mamíferos placentarios, es decir, que proporcionan alimento a los jóvenes nacidos a través de la placenta.

Como los primeros fósiles conocidos ancestrales a los mamíferos placentarios, Juramaia proporciona la primera evidencia evidencia fósil de cómo se separaron los mamíferos euterios de otros mamíferos como los metatherians (cuyos descendientes son los marsupiales como los canguros) y los monotremas (como el ornitorrinco).

El fósil de Juramaia sinensis fue descubierto en la provincia de Liaoning en el noreste de China y se examina en Beijing, donde se almacena el fósil y el nombre significa “madre del Jurásico de China. El fósil tiene un cráneo incompleto, parte del esqueleto, y notablemente, las impresiones de los tejidos blandos residuales como el pelo. Lo más importante es el fósil es que la dotación completa de los dientes y los huesos de las patas permitió a los paleontólogos establecer claramente que es más cercano a los mamíferos placentarios que viven en los árboles que de los mamíferos marsupiales con bolsa, como los canguros.

Entender el punto de partida de los placentarios es un tema crucial en el estudio de todas las evolución de los mamíferos. La fecha de una divergencia evolutiva, es decir, cuando una especie ancestral se divide en dos linajes descendientes, se encuentra entre las más importantes piezas de información que un científico evolucionista puede tener. Con los modernos estudios moleculares, como los estudios basados ​​en el ADN, se puede calcular el momento exacto de la evolución en que esta divergencia ocurrió.

Pero el reloj molecular tiene que ser confrontada y probado por el registro fósil. Antes del descubrimiento de Juramaia, el punto de divergencia de los euterios de los metatherians planteaba un dilema para los historiadores de la evolución. Ya que las pruebas de ADN sugieren que los euterios habían aparecido anteriormente en el registro fósil  alrededor de 160 millones de años. Sin embargo, el más antiguo de los euterios conocidos euterios databa hace 125 millones de años. El descubrimiento de Juramaia corroborar los resultados de ADN y  llena un importante vacío en el registro fósil de la evolución temprana de los mamíferos y ayudar a establecer un nuevo hito de la historia evolutiva.

Juramaia también revela las características de adaptación que podrían haber ayudado a los recién llegados euterios para sobrevivir en un entorno difícil como el Jurásico. Las extremidades de Juramaia están adaptadas para trepar, ya que la mayoría de los mamíferos del Jurásico vivieron exclusivamente en el suelo, la capacidad de escapar a los árboles y explorar el dosel podría haber permitido a los mamíferos euterios descubrir un nuevo nicho sin explotar.

Los autores apoyan el punto de vista de que la divergencia de los mamíferos euterios de los marsupiales finalmente llevó al nacimiento de la placenta y la reproducción que son tan cruciales para el éxito evolutivo de los placentarios, pero es la adaptación anticipada a explotar nichos en el árbol que allanó su camino hacia el éxito.

Referencia

Zhe-Xi Luo, Chong-Xi Yuan, Qing-Jin Meng, Qiang Ji. A Jurassic eutherian mammal and divergence of marsupials and placentals. Nature, 2011; 476 (7361): 442 DOI: 10.1038/nature10291

La investigación, dirigida por la Universidad de Nuevo México reunió a un equipo internacional de paleontólogos, biólogos evolucionistas y ecologistas de universidades de todo el mundo.

El objetivo del trabajo era revisar las preguntas claves sobre el tamaño, específicamente en los mamíferos. El tamaño afecta a todos los aspectos de la biología, de la reproducción a la extinción por lo tanto la comprensión de las limitaciones del funcionamiento en el tamaño es crucial para entender cómo funcionan los ecosistemas.

Con el fin de documentar lo que le sucedió a los mamíferos después de la extinción de los dinosaurios, los investigadores recolectaron datos sobre el tamaño máximo de los principales grupos de mamíferos terrestres en cada continente, incluyendo los Perisodáctilos, ungulados de dedos impares, como los caballos y rinocerontes; Proboscidea (elefantes, mamut y mastodonte), Xenarthra (osos hormigueros, perezosos y armadillos), así como una serie de otros grupos extintos. Los investigadores tardaron tres años para reunir los datos.

La base de datos es única porque es integral, ya que incluye a los mamíferos de todos los continentes desde la extinción de los dinosaurios. Se estimó el tamaño del cuerpo de los dientes fósiles, que son las partes más conservadas de los mamíferos.

Los mamíferos pasaron de un máximo de cerca de 10 kilogramos cuando compartían la tierra con los dinosaurios hasta un máximo de 17 toneladas después. Los investigadores encontraron que el patrón era sorprendentemente coherente, no sólo globalmente, sino también a través del tiempo y a través de grupos tróficos y linajes, es decir, los animales con dietas diferentes y descendientes de ancestros diferentes.

El tamaño máximo de los mamíferos comenzó a aumentar abruptamente hace unos 65 millones de años, alcanzando un máximo en la época del Oligoceno (hace unos 34 millones de años) en Eurasia, y de nuevo en el Mioceno (hace unos 10 millones de años) en Eurasia y África. El mamífero más grande que jamás haya caminado sobre la tierra, el Indricotherium transouralicum, fue un herbívoro con cuernos de rinoceronte, que pesaba aproximadamente 17 toneladas y medía unos 18 metros de altura vivió en Eurasia hace cerca de 34 millones de años.

Los resultados dan pistas sobre lo que establece los límites en el tamaño máximo de los individuos en la tierra, la cantidad de espacio disponible para cada animal y la influencia del clima en que vivimos. También muestra que ningún grupo de los mamíferos domina las clases de mayor tamaño – el mayor mamífero pertenece a diferentes grupos en el tiempo y en el espacio.

Los resultados fueron sorprendentes. La temperatura global y la superficie terrestre establecen restricciones en el límite superior del tamaño del cuerpo de los mamíferos.

Referencia

Felisa A. Smith, Alison G. Boyer, James H. Brown, Daniel P. Costa, Tamar Dayan, S. K. Morgan Ernest, Alistair R. Evans, Mikael Fortelius, John L. Gittleman, Marcus J. Hamilton, Larisa E. Harding, Kari Lintulaakso, S. Kathleen Lyons, Christy Mccain, Jordan G. Okie, Juha J. Saarinen, Richard M. Sibly, Patrick R. Stephens, Jessica Theodor, and Mark D. Uhen. The Evolution of Maximum Body Size of Terrestrial Mammals. Science, 2010; 330 (6008 : 1216-1219 DOI: 10.1126/science.1194830

La famosa frase de Monod que “… cualquier cosa encontrada cierta en Escherichia coli (bacteria) también debe serlo en los elefantes”, refleja la creencia generalizada en Biologia de los organimos “modelo”. De esa forma la atención y los recursos se “centran de forma más eficaz en unos pocos y sabiamente elegidos sistemas u organismos “modelo“. La frase de Monod es válida en algunos procesos pero el fenómeno que describiremos como “claustrofobia” celular solo ocurre en este roedor y en ningún otro mamífero.

Los resultados, presentados en la revista Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias de los EE.UU., demuestran que las células de este topo expresan un gen llamado p16 que hace que las células sean “claustrofóbicas”, es decir, detienen su proliferación cuando comienzan a agruparse y quedan confinadas espacialmente. En todos los cultivos celulares las células se agrupan y amontonan y el número de estas generalmente depende de la disponibilidad de espacio y alimento. En este organismo “no modelo” cuando muchas células se amontonan, cortan el crecimiento descontrolado antes de empezar. El efecto de p16 es tan pronunciado que las células mutantes en este gen no varían su crecimiento pero las células normales pasan a ser plenamente cancerosas.

“Creemos que hemos encontrado la razón de que estos topos no padecen cáncer, y es una sorpresa”, dice Vera Gorbunova, de la Universidad de Rochester e investigadora principal en el descubrimiento. “Es muy pronto para especular sobre las consecuencias, pero si el efecto de p16 puede ser simulado en los seres humanos podemos tener una manera de detener el cáncer antes de que este comience”.

Estos feos animales casi sin pelo son raros y viven en comunidades subterráneas. A diferencia de cualquier otro mamífero, estas comunidades consisten de reinas y de trabajadores que recuerdan más a las abejas que a los roedores. Ests topos lampiños pueden vivir hasta 30 años, lo que es excepcionalmente largo para un pequeño roedor. Es precisamente el cáncer una enfermedad que aparece más frecentemente en la vejez. Sin embargo y a pesar del gran número de observaciones en estos animales, nunca se ha registrado un único caso de cáncer en los animales confinados. Agregando a su misterio está el hecho de que en estos roedores las manifestaciones de la vejez solo aparecen al final de sus vidas.

En el año 2006, estos investigadores descubrieron que la telomerasa, una enzima que puede alargar la vida de las células, pero también puede aumentar la tasa de cáncer, es muy activa en los pequeños roedores, pero no en los grandes.

“No habíamos visto antes este mecanismo contra el cáncer porque sencillamente no existe en las dos especies más utilizadas para la investigación del cáncer: los ratones y los seres humanos. Los ratones son de corta vida y los seres humanos son de gran cuerpo. Pero este mecanismo parece existir sólo en los pequeños animales de larga vida “.

Cuando Gorbunova y su equipo comenzaron a investigar específicamente las células del topo se sorprendieron de lo difícil que era crecer las células en el laboratorio para los estudio. Las células simplemente se negaban que un cierto número de ellas ocuparon un espacio. Otras células, como las células humanas, también dejan de replicarse cuando la población es muy densa, pero las células del topo estaban llegando a su límite mucho antes que las células de otros animales.

“Puesto que el cáncer es, básicamente, la reproducción celular fuera de control, nos dimos cuenta de que todo lo que estaba haciendo era probablemente lo mismo que impedía que el cáncer se inicie en los topo”, dice Gorbunova.

Como muchos animales, incluyendo seres humanos, las ratas topo tienen un gen llamado p27 que impide el hacinamiento celular, pero los topo añaden una defensa más temprana con en el gen p16. Las células cancerosas tienden a encontrar formas de evitar a p27, pero con la doble barrera esto puede dificultarse.

Ahora los investigadores están planeando profundizar en la genética del topo para ver si su resistencia al cáncer podría ser aplicable a los seres humanos.

Referencia

Seluanov A, Hine C, Azpurua J, Feigenson M, Bozzella M, Mao Z, Catania KC, Gorbunova V. Hypersensitivity to contact inhibition provides a clue to cancer resistance of naked mole-rat. Proc Natl Acad Sci U S A. 2009 Oct 26. Epub ahead of print doi:10.1073/pnas.0905252106