Un nuevo fósil de pez sugiere que el grupo más grande de peces de agua dulce se originó en el mar, y no en los ríos. Este grupo incluye más de 10.000 especies, desde gigantes fluviales hasta pequeños peces de acuario.
La clave de este descubrimiento es un esqueleto diminuto desenterrado en antiguos depósitos fluviales en Alberta, Canadá. Un equipo internacional utilizó sus pequeños huesos del oído para reescribir un capítulo importante de la evolución de los peces.
Orígenes de los peces de agua dulce
El trabajo fue liderado por Juan Liu, una paleontóloga de la Universidad de California, Berkeley. Su investigación se centra en cómo evolucionó la audición en los peces y cómo se relaciona con la diversidad de las especies de agua dulce.
Durante mucho tiempo, los libros de texto han asumido que los otóphysos, un enorme grupo de peces de agua dulce especializados en la audición, surgieron en los ríos del antiguo supercontinente Pangea.
Al combinar el fósil con ADN de especies vivas, el estudio apunta a un origen marino hace aproximadamente 154 millones de años.
El trabajo también demuestra que hubo al menos dos movimientos separados desde el agua salada hacia los ríos y lagos.
Una línea evolutiva condujo a los modernos bagres y tetras, mientras que otra produjo carpas, peces dorados, peces chupadores y especies modelo como el pez cebra.
Un pequeño fósil con una gran historia
La nueva especie, Acronichthys maccagnoi, vivió en un sistema de agua dulce hace unos 67 millones de años en lo que hoy es Alberta.
Su cuerpo medía solo unos cinco centímetros de largo, pero su cráneo conservó delicadas estructuras del oído raramente vistas en fósiles.
Los investigadores utilizaron tomografías computarizadas de rayos X de alta resolución para construir un modelo 3D de la cabeza y las vértebras del pez.
Ese modelo reveló un claro aparato de Weber, una cadena de diminutos huesos que transmiten el sonido, que conecta la vejiga natatoria llena de aire del pez con su oído interno.
“No estábamos seguros de si este era un aparato de Weber completamente funcional, pero resultó que la simulación funcionó”, dijo Liu.
La reconstrucción de su equipo sugiere que este pez del Cretácico tardío podía detectar sonidos de rango medio de la misma manera que muchas especies modernas de otóphysos.
Oídos y audición en peces de agua dulce
La audición en el agua funciona de manera diferente a la audición en el aire, porque el agua y los cuerpos de los peces tienen densidades similares.
La mayoría de los peces tienen una vejiga natatoria interna llena de aire, un órgano de flotabilidad que también responde al sonido, vibrando cuando el ruido cercano cambia la presión.
En estos peces, el aparato de Weber conecta la vejiga natatoria y el oído para que los pequeños cambios de presión se conviertan en señales más fuertes para el cerebro.
Los otóphysos dominan las aguas dulces de todo el mundo y representan aproximadamente dos tercios de las especies de peces de agua dulce, como señala la investigación sobre la audición de los peces.
El pez cebra, uno de los otóphysos mejor conocidos en los laboratorios, utiliza este sistema para escuchar una amplia banda de frecuencias.
La electrofisiología, una técnica que registra las señales nerviosas, ha encontrado que los adultos reaccionan a tonos de hasta 12.000 hercios en las pruebas, como informa una revisión.
Simulando la audición ancestral
Liu prueba cómo responden los huesos al sonido utilizando el análisis de elementos finitos, un método informático que simula las vibraciones estructurales, en peces vivos y fósiles.
Trabajos anteriores sobre los huesos del aparato de Weber del pez cebra mostraron que su cadena resuena cerca de los 900 hercios, según un análisis de sus patrones de vibración.
El mismo enfoque de modelado aplicado a Acronichthys maccagnoi sugiere que su cadena de Weber respondió mejor a los sonidos entre aproximadamente 500 y 1.000 hercios.
Esa sensibilidad máxima coincide con los rangos de audición en muchos parientes vivos, lo que significa que un oído medio de estilo moderno ya existía antes de que desaparecieran los dinosaurios no aviares.
El trabajo de desarrollo en peces cebra muestra que el aparato de Weber se bloquea en el esqueleto antes de que aparezcan grandes ganancias en la audición.
Este patrón proviene de un estudio detallado que rastrea tanto el crecimiento óseo como la sensibilidad auditiva a lo largo de la vida temprana.
Patrones similares aparecen en los bagres, donde los huesos completos del aparato de Weber corresponden con saltos repentinos en la sensibilidad tanto a bajas como a altas frecuencias.
Un estudio sobre los oídos en desarrollo de los bagres encontró que la audición mejoró más una vez que se formó la cadena completa entre la vejiga natatoria y el oído interno.
Lecciones de los otóphysos para los peces de agua dulce
La línea de tiempo basada en fósiles de Liu sugiere que los antepasados marinos intentaron hábitats de agua dulce más de una vez, y que estos movimientos repetidos abrieron muchos caminos evolutivos.
“Estas incursiones repetidas en agua dulce en la etapa inicial de divergencia probablemente aceleraron la especiación”, afirmó.
Hoy en día, esa historia ayuda a explicar por qué los ríos y lagos llenos de peces otóphysos albergan lochas, barbos, peces cuchillo eléctricos y carácidos en cardumen lado a lado.
Comprender cómo evolucionaron sus sistemas auditivos también es importante para la conservación, porque el ruido submarino y el cambio de hábitat pueden amenazar a las especies que dependen en gran medida del sonido.
Este escenario de origen marino significa que el grupo más grande de peces de agua dulce desciende de antiguos habitantes de los océanos que llevaban consigo un potente conjunto de herramientas auditivas hacia el interior.
A medida que los paleontólogos descubran fósiles y los añadan a los modelos auditivos, la historia de cómo los peces entraron en el agua dulce y refinaron sus oídos se precisará.
El estudio se publica en Science.
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