El descubrimiento del antiguo puercoespín resuelve el misterio evolutivo hace 10 millones de años

Los biólogos y paleontólogos han debatido durante mucho tiempo los orígenes de los puercoespines norteamericanos: el ADN sugiere una historia de 10 millones de años, mientras que los fósiles indican que pueden haber evolucionado hace sólo 2,5 millones de años. Un nuevo estudio, utilizando un esqueleto de puercoespín casi completo encontrado en Florida, aclaró esta línea de tiempo comparando las diferencias anatómicas con las especies de América del Sur, concluyendo que los puercoespines de América del Norte son de hecho un grupo antiguo. El estudio, respaldado por un curso universitario único, también exploró los patrones migratorios y evolutivos más amplios de los puercoespines y otros mamíferos en todos los continentes, destacando cómo los cambios ambientales han dado forma a sus adaptaciones y supervivencia. Crédito: Museo de Florida Foto de Jeff Gage

Nuevos hallazgos de un esqueleto completo de puercoespín en Florida revelan un origen mucho más antiguo de los puercoespines norteamericanos, anteriores al istmo de Panamá, y sugieren un linaje evolutivo mixto tanto con los americanos como con los superiores e inferiores. especies.

Existe un debate en curso entre los biólogos que estudian los puercoespines. En América Central y del Sur existen 16 especies de puercoespines, mientras que en América del Norte sólo hay una. Los datos genéticos indican que este puercoespín norteamericano solitario es parte de un linaje que se remonta a 10 millones de años. Sin embargo, el registro fósil proporciona una narrativa contrastante, sugiriendo que pudieron haber evolucionado hace sólo 2,5 millones de años, al comienzo de las edades de hielo.

Un nuevo estudio publicado en la revista Biología actual afirma haber resuelto la disputa gracias a un esqueleto de puercoespín excepcionalmente raro y casi completo descubierto en Florida. Los autores llegaron a su conclusión estudiando las principales diferencias en la estructura ósea entre los puercoespines de América del Norte y del Sur, pero llegar allí no fue fácil. Fue necesaria toda una clase de estudiantes universitarios y de posgrado y varios años de cuidadosa preparación y estudio.

«Incluso para un curador experimentado con toda la experiencia necesaria, se necesita una cantidad increíble de tiempo para estudiar y procesar completamente un esqueleto completo», dijo la autora principal Natasha Vitek. Mientras estudiaba doctorado en el Museo de Historia Natural de Florida, Vitek se asoció con el curador de paleontología de vertebrados Jonathan Bloch para crear un curso universitario en el que los estudiantes adquirieron experiencia práctica en investigación estudiando fósiles de puercoespín.

La radiación antigua dio origen al roedor más grande del mundo

Los puercoespines son un tipo de roedor y sus ancestros probablemente se originaron en África hace más de 30 millones de años. Desde entonces, sus descendientes han entrado en Asia y partes de Europa por tierra, pero su viaje a América del Sur es un acontecimiento particularmente decisivo en la historia de los mamíferos. Cruzaron el Océano Atlántico (probablemente haciendo rafting) cuando África y América del Sur estaban mucho más juntas que hoy. Fueron los primeros roedores que vagaron por el continente, donde evolucionaron hasta convertirse en grupos conocidos como conejillos de indias, chinchillas, capibaras y puercoespines.

Algunos adquirieron proporciones gigantescas. Había animales pesados, como ratas, de hasta cinco pies de altura, equipados con un cerebro diminuto que pesaba menos que una ciruela. Los parientes extintos del capibara crecieron hasta alcanzar el tamaño de un ganado.

Los puercoespines permanecieron relativamente jóvenes y evolucionaron adaptaciones para la vida en las copas de los árboles de los exuberantes bosques tropicales de América del Sur. Hoy en día, viajan a través del dosel con la ayuda de largos dedos cubiertos con garras planas en forma de hoz en un ángulo perfecto para agarrar las ramas. Muchos también tienen colas largas y prensiles capaces de soportar su peso, que utilizan para trepar y alcanzar la fruta.

Los puercoespines de América del Norte (izquierda) y del Sur (derecha) han seguido trayectorias evolutivas separadas durante 10 millones de años. Crédito: Museo de Florida Foto de Kristen Grace

A pesar de su excelente historial de desplazamientos, América del Sur fue un callejón sin salida durante muchos millones de años. Una vasta vía marítima con corrientes rápidas separaba América del Norte y del Sur, y la mayoría de los animales no podían cruzar, con algunas excepciones notables.

Hace unos 5 millones de años, el istmo de Panamá se elevó sobre el nivel del mar, separando el Pacífico del Atlántico. Este puente terrestre se convirtió unos millones de años después en el antiguo equivalente de una carretera congestionada, con tráfico fluyendo en ambas direcciones.

Elefantes prehistóricos, gatos con dientes de sable, jaguares, llamas, pecaríes, ciervos, zorrillos y osos fluyeron desde América del Norte hacia el Sur. La caminata inversa consistió en cuatro tipos diferentes de aves terrestres, armadillos grandes, pájaros del terror, capibaras e incluso un marsupial.

Los dos grupos encontraron destinos radicalmente diferentes. A los mamíferos que migraron hacia el sur les fue bastante bien; muchos se establecieron con éxito en sus nuevos ambientes tropicales y han sobrevivido hasta el presente. Pero casi todos los linajes que se dirigieron hacia el norte, hacia ambientes más fríos, se extinguieron. Hoy en día, sólo quedan tres supervivientes: el armadillo de nueve bandas, la zarigüeya de Virginia y el puercoespín norteamericano.

Nuevos fósiles capturan la evolución en el acto

Los animales que viajaron al norte tuvieron que enfrentarse a nuevos entornos que se parecían poco a los que dejaron atrás. Los bosques tropicales cálidos dieron paso a praderas abiertas, desiertos y bosques caducifolios fríos. Para los puercoespines, esto significó hacer frente a inviernos brutales, menos recursos y bajar de los árboles para caminar sobre el suelo. Todavía no dominan este último; Los puercoespines norteamericanos tienen una velocidad máxima de avance de aproximadamente 2 mph.

Los puercoespines sudamericanos están equipados con una amenazadora capa de púas huecas superpuestas, que ofrecen una cantidad sustancial de protección pero hacen poco para regular la temperatura corporal. Los puercoespines norteamericanos los han reemplazado con una mezcla de pelaje aislante y núcleos largos en forma de agujas que pueden levantar cuando se sienten amenazados. También tuvieron que modificar su dieta, lo que cambió la forma de sus mandíbulas.

«En invierno, cuando no tienen su comida favorita, muerden la corteza del árbol para conseguir el tejido más blando que hay debajo. No es buena comida, pero es mejor que nada», afirmó Vitek. «Creemos que este tipo de material se selecciona para una estructura de mandíbula particular que los hace mejores para moler».

También perdieron sus colas prensiles. Aunque a los puercoespines norteamericanos todavía les encanta escalar, no es su fuerte. Los especímenes de museo a menudo muestran evidencia de fracturas óseas curadas, probablemente causadas por una caída de árboles.

Muchas de estas características se pueden observar en los fósiles. El problema es que no hay muchos fósiles para todos. Según Vitek, la mayoría son dientes individuales o fragmentos de mandíbula, y los investigadores a menudo los relacionan con puercoespines sudamericanos. Aquellos que se consideran pertenecientes al grupo norteamericano carecen de las características críticas que proporcionan a los paleontólogos pistas sobre cómo evolucionaron.

Por eso, cuando el paleontólogo del Museo de Florida, Art Poyer, encontró un esqueleto de puercoespín exquisitamente conservado en una cantera de piedra caliza de Florida, eran muy conscientes de su importancia.

«Cuando lo mencionaron por primera vez, me sorprendió», dijo Bloch, autor principal del estudio. “Es muy raro encontrar esqueletos fósiles como este, no sólo con un cráneo y una mandíbula, sino también con muchos huesos asociados del resto del cuerpo. Permite tener una imagen mucho más completa de cómo este mamífero extinto interactuó con su entorno. Inmediatamente notamos que se diferenciaba de los puercoespines norteamericanos modernos en que tenía una cola especializada para agarrar ramas».

Al comparar el esqueleto fósil con huesos de puercoespines modernos, Bloch y Vitek confiaban en poder determinar su identidad. Pero la cantidad de trabajo que esto requería era más de lo que una persona podría hacer sola en un corto período de tiempo. Así que crearon un curso universitario de paleontología, en el que la única tarea durante todo el semestre era el estudio de los huesos de puercoespín.

«Es el tipo de cosas que sólo se pueden enseñar en un lugar como el Museo de Florida, donde tienes colecciones y suficientes estudiantes para estudiarlas», dijo Vitek. “Nos centramos en los detalles de la mandíbula, las piernas, los pies y la cola. Requirió una serie de comparaciones muy detalladas que quizás ni siquiera notes en el primer paso».

Los resultados fueron sorprendentes. El fósil carecía de las mandíbulas reforzadas que agarran el caparazón y tenía una cola prensil, lo que lo hace parecer más estrechamente relacionado con los puercoespines sudamericanos. Pero, dijo Vitek, otras características se parecían más a los puercoespines norteamericanos, incluida la forma del hueso del oído medio, así como la forma de los dientes frontales y posteriores.

Con todos los datos combinados, los análisis proporcionaron consistentemente la misma respuesta. Los fósiles pertenecían a una especie extinta de puercoespín norteamericano, lo que significa que este grupo tiene una larga historia que probablemente comenzó antes de que se formara el Istmo de Panamá. Pero todavía hay dudas sobre cuántas especies hubo alguna vez en este grupo o por qué desaparecieron.

«Una cosa que nuestro estudio no resuelve es si estas especies extintas son ancestros directos del puercoespín norteamericano que está vivo hoy», dijo Vitek. “También es posible que los puercoespines entraran en regiones templadas dos veces, una a lo largo de la costa del Golfo y otra hacia el oeste. Aún no estamos allí.»

Referencia: «Un puercoespín norteamericano extinto con cola sudamericana» por Natasha S. Vitek, Jennifer C. Hoeflich, Isaac Magallanes, Sean M. Moran, Rachel E. Narducci, Victor J. Perez, Jeanette Pirlo, Mitchell S. Riegler , Molly C. Selba, María C. Vallejo-Pareja, Michael J. Ziegler, Michael C. Granatosky, Richard C. Hulbert y Jonathan I. Bloch, 27 de mayo de 2024, Biología actual.
DOI: 10.1016/j.cub.2024.04.069

El estudio fue financiado por la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU.

Jennifer Hoeflich, Isaac Magallanes, Sean Moran, Rachel Narducci, Victor Perez, Jeanette Pirlo, Mitchell Riegler, Molly Selba, María Vallejo-Pareja, Michael Ziegler, Michael Granatosky y Richard Hulbert del Museo de Historia Natural de Florida también son autores del artículo. .