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jueves 07 de julio de 2016

La cola, decisiva para conquistar la Tierra

Esta parte del cuerpo pudo jugar un importante papel a medida que los primeros vertebrados salieron del mar.

A medida que los primeros vertebrados fueron surgiendo del mar, sus colas podrían haber jugado un importante papel a la hora de permitirles moverse en tierra firme.


Esa es una de las conclusiones de un estudio recién publicado en Science y llevado adelante por un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia y las Universidades de Clemson y Carnegie Mellon. Los resultados, basados en modelos animales y robóticos, junto a análisis matemáticos, ayudarán a comprender los orígenes de la vida terrestre en nuestro planeta.


La vida surgió y se desarrolló en las profundidades oceánicas, y allí permaneció durante casi 3.500 millones de años. Después, hace "solo" entre 385 y 360 millones de años, los primeros tetrápodos empezaron a salir del agua para vivir y moverse en tierra.


Pero para hacerlo, estos animales adaptados a la vida acuática, tuvieron que desarrollar nuevas y originales formas que les permitieran desplazarse también en el medio terrestre. Y es ahí donde las poderosas colas que usaban como peces jugaron un papel de suma importancia. Mucha más de la que los científicos habían creído hasta ahora.


Para obtener más pistas sobre la naturaleza de esta primera forma de locomoción terrestre, Benjamin McInroe, del Instituto Tecnológico de Georgia, y sus colegas estudiaron al detalle los movimientos de una familia actual de criaturas, los Oxudercinae, y en concreto los de uno de los peces anfibios que forman parte de ella, conocido como el "saltafangos".


La diferencia de los demás peces que viven en zonas intermareales (entre los niveles máximos y mínimos de las mareas), que al quedar expuestos al aire sobreviven en pozas o escondiéndose bajo masas vegetales húmedas, los saltafangos poseen una serie de adaptaciones únicas que les permiten una gran libertad de movimientos mientras están "en dique seco".


De hecho, son capaces de dar auténticos "paseos" en tierra, usando para desplazarse sus aletas modificadas, e incluso de saltar para salvar obstáculos, movimiento para el que utilizan sus colas.


Los investigadores creen que los resultados de su trabajo ayudarán a diseñar robots anfibios capaces de moverse con mucha mayor eficiencia a través de superficies granulosas (como un pedregal fangoso), reduciendo al mínimo las posibilidades de quedar atrapados en el barro.


"La mayoría de los robots -explica Dan Goldman, profesor asociado en la Escuela Técnica de Física de Georgia- tienen serias dificultades para moverse en terrenos arenosos. Hemos notado que los saltafangos no solo utilizan sus extremidades como muletas para propulsarse por la arena y las pendientes arenosas, sino que cuando las cosas se ponen difíciles, utilizan sus colas al mismo tiempo para impulsarse y subir una pendiente".


Richard Blob, profesor de ciencias biológicas en la Universidad de Clemson añade, por su parte, que "estamos interesados en examinar uno de los eventos evolutivos más importantes de nuestra historia como animales: la transición de vivir en el agua a vivir en tierra. Una excesiva atención al papel de las aletas en esta transición ha hecho que hasta ahora no se haya considerado seriamente el papel de la cola".

El robot del fango

Con los datos facilitados por Blob, Benjamin McIroe aplicó los mismos principios a un robot, bautizado como MuddyBot (Robot del fango) al que dotó de dos extremidades y una potente cola, alimentadas por un motor eléctrico. Por último, la información obtenida tanto de los movimientos del robot como la del pez salta fangos fue incluida en un modelo matemático, desarrollado por los expertos de la Universidad Carnegie Mellon.


"El pez -explica McInroe- proporciona un modelo funcional de estos primitivos caminantes. Con el robot, hemos logrado simplificar la complejidad de los movimientos del saltafangos y comprender los mecanismos físicos de lo que está sucediendo. Y con el modelo matemático y las simulaciones, hemos logrado por fin entender la física que estaba tras todo el proceso".


De esta forma, los investigadores hallaron que en superficies llanas, el uso de la cola para desplazarse solo aporta un mínimo beneficio. Pero a medida que la pendiente aumenta, como sucede por ejemplo en la orilla de un río, la cola se va haciendo cada vez más importante para que el pez saltafangos pueda seguir avanzando. Por ejemplo, en una pendiente con 10 grados de inclinación, el pez se ayuda con la cola en uno de cada tres "pasos" que da. Si la pendiente aumenta a 20 grados, la cola se utiliza en más de la mitad de los pasos. En terreno llano, la cola apenas se utiliza.

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