En la evolución, ¿por qué las patas de los mamíferos (ballenas / delfines) se convirtieron en aletas / colas, pero sus pulmones no se volvieron en branquias?

Answer 1

La razón por la que la teoría no tiene sentido es porque no se basa en nada factual. Es un poco difícil comprender cómo funciona la evolución.

La evolución no tiene dirección; Las extremidades no evolucionan de acuerdo con presiones o requisitos adaptativos específicos. Por esa lógica, todas las criaturas vivientes expuestas al aire, deben desarrollar alas para volar …

La evolución por selección natural implica la herencia de rasgos a través de genes a lo largo de generaciones. Los genes son responsables de la producción de proteínas y enzimas. Dependiendo de la combinación de genes que posea un organismo, esto a su vez influye en una variación en el número y / o los tipos de proteínas y enzimas que se producen. Esto influye en cómo un fenotipo de los organismos (apariencia externa) eventualmente se manifiesta cuando dichos genes también interactúan con el entorno del organismo dado.

Como se muestra en el diagrama anterior, el antepasado de las ballenas fue Pakicetus , una criatura parecida a un lobo que se habría visto fuera de lugar en el agua. Conforme pasaron las generaciones, los descendientes de pakicetus, se adaptaron cada vez más a su ambiente acuático; los que tienen los rasgos más ventajosos que se reproducen y dan origen al linaje de los cetáceos (ballenas). El vello de su cuerpo disminuyó gradualmente y finalmente se desvaneció para permitir una natación más estilizada y sin resistencia.

El oído interno retrocedió en tamaño, ya que el equilibrio ya no era una necesidad en un mundo donde el movimiento dominante existe en 3 dimensiones; Al contrario de cómo los organismos terrestres se mueven en tierra, caminando a lo largo de un plano bidimensional como el suelo; Los organismos acuáticos nadan principalmente en el agua en las 3 dimensiones, eliminando así la necesidad de equilibrio y coordinación.

Las extremidades posteriores no se convirtieron en aletas en absoluto. Las extremidades posteriores de los cetáceos se han convertido de hecho en de naturaleza vestigial y se han atrofiado y retrocedido significativamente a lo largo de varias generaciones a medida que los cetáceos continúan evolucionando.

La aleta trasera que podemos ver es en realidad una cola que ha sufrido una adaptación significativa para facilitar la locomoción. El hecho de que se ‘parezca’ a las aletas de un pez es solo un ejemplo de evolución convergente, en el que rasgos similares evolucionan en especies que son de diferentes linajes. Esto se muestra en el diagrama a continuación.

En el caso de por qué los pulmones no volvieron a ser agallas; Los cetáceos son organismos endotérmicos y, por lo tanto, requieren un volumen significativamente mayor de oxígeno (muy por encima de lo que las branquias pueden extraer del agua, que como ya existe, no contiene tanto oxígeno como aire) para mantener su mayor metabolismo. Los peces, por el contrario, son organismos poikilothermic y por lo tanto no requieren tanto oxígeno para acomodar sus funciones biológicas. Así, los pulmones siguieron siendo un aspecto crucial de la fisiología de los cetáceos y nunca se volvieron redundantes.

Answer 2

La evolución por selección natural no tiene dirección, simplemente selecciona para los animales (y plantas, hongos, bacterias, etc.) que mejor se adapten al entorno en el que se encuentran.

A medida que los precursores de los mamíferos (y las ballenas) en el litoral pasaban más tiempo cerca del agua, los individuos que podían nadar mejor (atrapar comida, evitar a los depredadores, etc.) a pesar de patas ligeramente diferentes (por ejemplo, patas más finas, no tienen) para ser un gran cambio, quizás solo los dedos en la red) tendrían más bebés y que aquellos que no … Los bebés tendrían estas mismas características de las piernas y, por lo tanto, toda la población finalmente tendrá estas características durante generaciones … El proceso es iterativo, por lo que las adaptaciones se acumulan hasta que tenemos algo que parece una aleta y hacen que el mamífero sea excelente para sobrevivir en su entorno.

Cabe señalar que la aleta de los mamíferos no está relacionada con la aleta de los peces, observe cómo la operación, la estructura y el movimiento son completamente diferentes a los de los peces.

¿Por qué los mamíferos no crecen branquias? Mi conjetura sería que es más eficiente extraer oxígeno del aire que el agua, por lo que los beneficios de respirar en un pulmón lleno de aire cada 15 minutos superan la “ventaja” aparente de poder permanecer bajo el agua permanentemente.

-editar- También la pregunta se pregunta por qué “los pulmones no se convirtieron en branquias” … Es muy importante recordar que las branquias y los pulmones son estructuras totalmente no relacionadas, que evolucionaron de forma independiente. Una pregunta mejor sería: “¿por qué los pulmones de los delfines no mejoraron al extraer oxígeno del agua?” (Hay tantos problemas físicos con los que sería una respuesta por derecho propio).

Answer 3

Solo voy a abordar una parte específica de esto: la evolución de los pulmones. Hay algunos conceptos erróneos comunes sobre la evolución de los pulmones. Uno se revela en la pregunta misma, asumiendo que los pulmones evolucionaron de las branquias. Otro, popular incluso entre las personas que aceptan la evolución, y que incluso se ha repetido en algunas respuestas a esta pregunta, es que los pulmones evolucionaron a partir de vejigas natatorias.

Si bien hay un pequeño debate sobre esto, parece más probable que los peces evolucionaran a los pulmones primero como “una consecuencia del tracto gastrointestinal” (Re: ¿Cómo evolucionaron los pulmones y la vejiga natatoria de los peces?), Y que las vejigas natatorias son una modificación. de los pulmones. La evolución original de los pulmones era más probable que proporcionara a los peces un suministro de oxígeno suplementario, ya que el oxígeno no se disuelve en el agua tan uniformemente como se distribuye en la atmósfera. Esta necesidad se ve en muchos peces vivos que respiran oxígeno atmosférico, desde el pez pulmonado adecuadamente llamado, hasta los alimentos básicos de las tiendas de mascotas, bettas, que en realidad utilizan un órgano evolucionado de forma independiente llamado laberinto.

Pero, ¿por qué parece probable que los pulmones fueran los primeros y que las vejigas nadadoras fueran las segundas? Cuando observas un árbol filogenético de peces y tetrapodos (como el de la página, Página en archive.org, que también tiene una excelente discusión sobre este tema), se hace evidente que solo un grupo de peces es verdadero. nadar en la vejiga, mientras que algunos grupos estrechamente relacionados tienen vejigas que están abiertas al intercambio de aire, y la mayoría de los grupos tienen pulmones. Parece muy poco probable que las vejigas natatorias hayan evolucionado independientemente a pulmones en tantos linajes, por lo que la explicación más simple es que los pulmones vinieron primero y luego evolucionaron a vejigas natatorias en ese grupo. La cuestión es que un grupo, los teleósteos, o peces con aletas radiales, se ha convertido en el grupo de vertebrados más exitoso del planeta, con más de 20,000 especies existentes. Su éxito ha sesgado nuestra percepción de lo que es normal con respecto a las vejigas de natación frente a los pulmones.

Pero uno puede preguntarse, si los pulmones fueran tan útiles para los peces primitivos, ¿por qué los teleósteos los perdieron? Una explicación ofrecida por Carl Zimmer en su excelente libro, At the Water’s Edge , es que tal vez una vez que los depredadores aerotransportados, como los pterosaurios, evolucionaron, salir a la superficie para tomar un trago de aire se convirtió en un comportamiento más riesgoso y ya no valía la pena. Tal vez fue porque el control de la flotabilidad era tan útil que valía la pena renunciar a la capacidad de respirar oxígeno atmosférico. También hay una peculiaridad de la fisiología de los peces y de mantener el corazón oxigenado, que los no teleósteos abordan con los pulmones, mientras que algunos han desarrollado una nueva forma de mantener su corazón oxigenado: con arterias coronarias que van desde las branquias directamente al corazón. Tal vez fueron todos estos factores combinados, o alguna otra razón por la que nadie haya pensado todavía.

Como nota al margen, tiburones y rayas se separaron de peces óseos hace unos 420 millones de años. Los tiburones y las rayas no tienen vejiga ni pulmones, lo que indica que los órganos se desarrollaron después de esa división. También notará que significa que un pez dorado está más relacionado con nosotros los mamíferos que con los tiburones.

Nota: esta respuesta se adapta (casi se copia de forma totalmente textual) de los pasajes de una reseña de un libro que escribí, Reseña del libro: Al borde del agua.

Answer 4

Para agregar a algo de lo que ya se ha dicho con respecto a los pulmones, hasta ahora pósters como Joshua Engel tienen la mayor parte de la historia. El metabolismo de un animal endotérmico requiere una cantidad mucho mayor de oxígeno que la de un animal ectotérmico, como un pez, esto es ciertamente muy cierto (en una comparación de masa similar, creo que el metabolismo de la endoterma es similar a 40X). más alto que el de los ectotermos). Sin embargo, es sólo un lado de la ecuación. La mayoría de las branquias de los peces están estructuradas para maximizar su capacidad de extraer oxígeno del agua (de la cual en realidad hay muy poco, ya que el O2 tiene una solubilidad bastante baja), y al hacerlo han maximizado su área de superficie y la cantidad de sangre que perfunde las branquias. para recoger ese oxígeno a través de esa superficie aumentada. Esto también descargaría todo el calor corporal generado en el organismo al agua, y el agua es un enorme disipador de calor. En resumen, no solo no hay suficiente oxígeno en el agua para mantener la temperatura corporal de una endotermia, sino que incluso si hubiera suficiente O2, la endotermia no podría mantener su temperatura corporal ya que su calor se eliminaría de la sangre a medida que pasaba por la branquias Hay algunos peces que pueden mantener una temperatura corporal ligeramente elevada en ciertas regiones de su cuerpo, pero no en la medida en que lo hacen las ballenas.

Answer 5

Lo primero es lo primero, los delfines no desarrollaron aletas y colas como se ve en los peces. Puede parecer similar pero la fisiología es completamente diferente.

¿Ves lo similar que es la estructura ósea en los delfines y los humanos?

La evolución acaba de hacer que los delfines desarrollen una aleta externa sobre los apéndices para ayudar en el movimiento en el agua.

Para ampliar aún más, también estoy incluyendo los murciélagos, que desarrollaron alas.
Puedes ver los huesos codificados con colores para mostrar qué tan similar es la estructura de los huesos entre los mamíferos, aunque los animales viven en diferentes ambientes.

Answer 6

Tienes algunas cosas equivocadas sobre la evolución.

Para empezar, los delfines y las ballenas no perdieron las patas y ganaron aletas. Sus patas traseras se perdieron, sus patas FRONTALES se convirtieron en aletas (aletas delanteras) y la cola se aplanó para hacer una cola similar a un pez. Así que es la adaptación de un órgano a una forma ligeramente diferente, no un reemplazo.

En segundo lugar, y lo más importante, la evolución de las branquias de los peces a los pulmones no fue la forma en que usted piensa. Las branquias en realidad se descartaron y una parte del sistema digestivo se convirtió gradualmente en pulmones. Y las branquias nunca podrían ser devueltas porque hoy en el cuerpo de los mamíferos NO hay NADA que parezca un conjunto de branquias. Una bolsa de aire en el estómago puede convertirse en pulmones con el tiempo, pero los mamíferos ya no tienen brechas en sus gargantas que pueden filtrarse a través del agua y filtrar el oxígeno. Así que incluso si los cetáceos hubieran necesitado respirar bajo el agua (lo cual no es así, ya que hay aire en la superficie todo el tiempo, y allí es donde viven las presas más grandes) y tienen suficiente capacidad pulmonar para bucear durante el tiempo que duren. necesidad), no pudieron volver a las agallas de los peces.

tl, dr

No pueden desarrollar agallas debido a restricciones de anatomía y no las necesitan de todos modos.

Answer 7

La evolución es un proceso bastante desordenado, resultado de optimizaciones locales.

Decir que los animales terrestres “decidieron abandonar la tierra y volver al océano” subestima las escalas de tiempo involucradas. Los animales individuales cambiaron un poco sus estilos de vida y pasaron más tiempo en el agua. De alguna manera, en esas circunstancias particulares, eso aumentó sus posibilidades de supervivencia y, lo que es más importante, la procreación. Esto significó que con el tiempo hubo más de estos animales que se sentían cómodos en el agua. Los más cómodos habrían sido aquellos que eran un poco más capaces de moverse en el agua, tal vez porque tenían, a través de una mutación aleatoria, dedos palmeados. Y así, los brazos paso a paso ‘se convirtieron en’ aletas y piernas ‘se convirtieron en’ colas ‘.
Por supuesto, no es que para un solo animal sus brazos se conviertan en aletas.

La necesidad de volver a respirar para respirar nunca ha perjudicado las posibilidades de supervivencia de los ancestros de los delfines y las ballenas hasta el punto de disminuir sus posibilidades de producir descendientes saludables.
Si en algún momento aquí hubo una mutación que se convirtió en un mecanismo que podía extraer oxígeno del agua, podrían haberse beneficiado de eso, pero simplemente no sucedió.

No hay sentido de dirección en la evolución; la evolución es el resultado de muchos pequeños cambios en la posibilidad de supervivencia el tiempo suficiente para producir descendencia.

Answer 8

Las piernas no se convirtieron, de hecho, en “aletas”. Las paletas traseras de una ballena son considerablemente diferentes de las aletas de un pez. No son homólogas ni a las aletas traseras (que evolucionaron a las estructuras óseas de los pies, que perdieron las ballenas) ni a la cola (que es vertical, en lugar de horizontal).

Que las paletas sean de alguna manera similares a la cola de un pez, aunque no estén relacionadas, se llama “evolución convergente”. Solo hay muchas maneras de moverse a través del agua, y la misma solución se redescubrirá de forma independiente. Las colas de los crustáceos tampoco están relacionadas con las colas de los peces, pero tienen similitudes porque están resolviendo el mismo problema de la misma manera.

Las aletas delanteras están muy relacionadas con las aletas delanteras, pero también son considerablemente diferentes. Las mismas estructuras se adaptaron al agua de manera similar, pero no se “convirtieron” en aletas. La musculatura y la vascularización son completamente diferentes. Las estructuras de las aletas delanteras se habían adaptado a un propósito diferente (caminar), y al enfrentar un desafío similar se convirtió en una solución similar (pero lejos de ser idéntica).

El problema de la respiración se manejó de una manera completamente diferente, ya que las ballenas habían desarrollado un metabolismo muy diferente del de los peces. No hay suficiente oxígeno en el agua para alimentar el metabolismo de sangre caliente de una ballena. Incluso si pudiera evolucionar las agallas, tendría que convertirse en un animal muy diferente para hacerlo. En cambio, ya tenía un mecanismo perfectamente efectivo: tragaba aire y contenía la respiración. No tiene necesidad de agallas.

Las branquias podrían haber proporcionado una ventaja, pero a diferencia de las aletas, las estructuras vestigiales han cambiado más a fondo. Las aletas anteriores todavía se estaban utilizando para una tarea aproximadamente similar (locomoción), mientras que partes del hueso de la mandíbula de un mamífero se convirtieron en estructuras radicalmente diferentes, como los huesos de la oreja. Y las orejas de una ballena han migrado aún más hacia el interior, para adaptarse al medio acuático, y es difícil ver cómo podrían volver a adaptarse como parte del tracto respiratorio.

Es posible que una ballena barbada desarrolle algún tipo de respiración a través de sus encías, pero eso sería muy diferente de las branquias. Una comprensión detallada del genoma de la ballena podría permitir una manera de estudiar esto, pero esta es una ciencia muy rudimentaria todavía.

Answer 9

Pensaría que cuando los ancestros de las ballenas explotaban el mar para encontrar comida, tenían pies y pulmones.

Los pies fueron adaptaciones útiles para viajes por tierra y los pulmones fueron mejores para obtener oxígeno del aire. Los antepasados ​​de ballenas que evolucionaron aletas o patas palmeadas tuvieron más éxito que sus hermanos menos afortunados. Los ancestros de las ballenas que desarrollaron un análogo de branquias no fueron tan exitosos como los que mantuvieron sus pulmones.

Los pulmones son muy buenos para obtener oxígeno del aire y las branquias no son tan buenas para obtener O2 del agua. Es por eso que pocos peces son de sangre caliente. El O2 fue críticamente importante durante la gestación, ya que las ballenas crían a sus crías.

¿Tal vez si las ballenas pusieran huevos, los pulmones no hubieran sido tan útiles y sus parientes criados podrían haber competido?

Answer 10

Los pulmones no podían volverse “atrás” en branquias porque los pulmones no evolucionaron de las branquias.

Los arcos branquiales de los peces terminaron convirtiéndose en huesos de la oreja y la mandíbula en tetrapodos, incluidos los mamíferos. Esos no se convirtieron en agallas porque, aparte del hecho de que eso sería realmente extraño, ya que las orejas ya no tienen mucho que ver con la respiración en primer lugar, ¡las ballenas y los delfines todavía necesitan sus mandíbulas y orejas! ¡Sería un mal acuerdo renunciar a ellos solo para recuperar las agallas!

Los pulmones de los tetrápodos evolucionaron a partir de vejigas nadadoras, órganos llenos de aire que intercambian gases disueltos con la sangre para controlar la flotabilidad de un pez. Conéctelo al exterior, y todo lo que necesita hacer un pulmón es “intercambiar gas con la sangre”. Y como el hecho de que los pulmones se llenen de aire aún afecta la flotabilidad, se puede argumentar razonablemente que los pulmones de los mamíferos volvieron a convertirse en vejigas natatorias en ballenas y delfines; Simplemente siguieron siendo pulmones.

Answer 11

1. Incluso si el agua tuviera suficiente oxígeno para soportar el metabolismo superior, la evolución de las branquias es un gran paso o, más bien, una serie de pasos en comparación con la evolución que tienen las ballenas ahora. Cualquiera de los pasos que es demasiado grande tiene una menor probabilidad de evolucionar, ya que la evolución tiene que basarse y modificar principalmente lo que vino antes.

2. Lo que tienen las ballenas ahora es suficiente. Es difícil imaginar una serie de pasos, un escenario en el que algún tipo de branquias evolucionaría si los pulmones ya suficientemente buenos ya estuvieran allí.

Answer 12

Interesante.

Simplemente, para mí, es útil notar que no evolucionaron por una razón, por lo tanto no es “por qué”.

Diminutos cambios aleatorios en los que los individuos favorecidos fueron transmitidos, y paso a paso fueron a donde fueron.

Esto significa que nunca se produjeron cambios sorprendentes y beneficiosos donde no había cadenas de pasos beneficiosos para llegar allí.

Un comodoro no podría evolucionar en un MAC.

Tengo razón en que no puede haber saltos inspirados en la evolución.

Y no ‘por qué’, Luke?

Answer 13

Desde newscientist.com:

¿Por qué las ballenas no tienen agallas?

En resumen: respirar aire es mucho más eficiente en energía que respirar agua. Los mamíferos acuáticos requieren más energía que los peces, y por lo tanto más oxígeno. Esto se debe a que son de sangre caliente y tienen cerebros más grandes, como mencionó Dan Stavely. Además, en el caso de las ballenas, tienen una relación de área superficial a volumen más pequeña que cualquier pez.