Animals que caminen per la paret: un repte a la gravetat

Com s’ho fan alguns insectes, aranyes o llangardaixos per caminar sobre parets llises o de cap per avall i no caure? ¿Per què, si fos real, l’Spiderman no podria enganxar-se a les parets com ho fan aquests animals?

Científics de diferents àrees encara busquen comprendre els mecanismes que fan servir alguns animals per caminar sobre aquest tipus de superfícies sense relliscar o precipitar-se. A continuació, t’expliquem què sap la comunitat científica sobre aquest fenomen.

La competència per l’espai i els recursos (nínxol ecològic) ha donat lloc a nombroses i increïbles adaptacions al llarg de l’evolució, com la miniaturització.

Quan una superfície és massa llisa, de manera que les ungles, les urpes o les forces de fricció resulten insuficients per a desplaçar-se sobre ella sense caure, entren en joc mecanismes d’adhesió dinàmica: aquells que permeten a l’animal desplaçar-se sobre superfícies verticals llises o de cap per avall enganxant-se i desenganxant-se ràpidament. L’aparició d’estructures adhesives dinàmiques ha permès a diversos animals explotar nous ambients, podent desplaçar-se per caçar o romandre immòbils el temps necessari per fugir dels seus depredadors allà on la majoria tan sols podria estar estable uns pocs segons.

Gecko sobre una superfície llisa. Imatge de Shutterstock/Papa Bravo.

El desenvolupament d’estructures adhesives dinàmiques en les extremitats és típic d’insectes i d’aranyes, d’alguns rèptils com els geckos i certes sargantanes, i d’amfibis com les granotes arborícoles. Puntualment, també s’ha observat en petits mamífers com ratpenats i pòssums, uns marsupials arborícoles procedents d’Austràlia i de certes regions del sud-est asiàtic.

El fet que grups tan diferents d’animals presentin una adaptació similar s’explica per un procés de convergència evolutiva: davant un mateix problema (competència per l’espai i els recursos, elevada pressió de depredació, etc.), l’evolució tendeix a solucions iguals o similars (estructures adhesives per accedir a altres espais).

Els límits de l’adaptació (o per què l’Spiderman no podria caminar per les parets)

Estudiar el mecanisme mitjançant el qual alguns animals caminen sobre superfícies verticals llises o invertides és clau per al desenvolupament industrial de noves i més potents substàncies adhesives. No és estrany, doncs, que hi hagi molts estudis al respecte.

Podrà l’ésser humà escalar parets com ho fa l’Spiderman algun dia? Labonte et al. (2016) ens explica per què l’Spiderman com a tal no podria existir. O, almenys, com hauria de ser realment per poder adherir-se a les parets com una aranya.

Podrà l’ésser humà escalar com l’Spiderman algun dia? De moment, ens conformem amb aquesta esculptura. Imatge de domini públic.

Sense entrar en les estratègies pròpies de cada organisme (de les quals parlarem després), el principi bàsic pel qual insectes, aranyes o geckos poden caminar sobre superfícies verticals llises o cap per avall és la seva relació superfície/volum: com més petit és l’animal, més gran és la superfície del seu cos respecte al seu volum i menor la quantitat de superfície adhesiva necessària per poder desplaçar-se sense caure a causa del pes. Així doncs, els geckos serien els animals coneguts amb la mida més gran (relació superfície/volum més petita) capaços de caminar sobre superfícies verticals llises o cap per avall sense patir modificacions anatòmiques que farien inviable el seu desenvolupament.

I què vol dir “sense patir modificacions anatòmiques”? Els mateixos autors expliquen que com més gran és l’animal, més gran és la superfície adhesiva necessària per desplaçar-se sense desprendre’s. El creixement de la superfície adhesiva respecte la mida de l’animal segueix un patró d’al·lometria positiva extrema: per un petit increment de la mida de l’animal, es produeix un augment significativament major de la superfície adhesiva. Segons aquest estudi, la superfície adherent respecte a la superfície total pot ser fins a 200 vegades més gran en geckos que en àcars.

Imatge de David Labonte

No obstant això, la mateixa al·lometria es regeix per una sèrie de constriccions (limitacions) anatòmiques. Així, per tal que existís un animal més gran que un gecko capaç de caminar sobre una superfície vertical llisa o invertida, aquest hauria de desenvolupar, per exemple, unes extremitats enormes amb una superfície adherent igualment gran. Si bé podria tenir sentit des d’un punt de vista físic, les constriccions anatòmiques fan inviable l’existència d’animals amb aquestes característiques.

Ara ja podem respondre la pregunta “Per què l’Spiderman no podria adherir-se a les parets?”. Segons aquest estudi, perquè un ésser humà pogués caminar per les parets com una aranya el seu cos hauria d’estar recobert almenys d’un 40% d’estructures adhesives (un 80% si comptem únicament la seva part frontal); o això, o tenir braços o cames absurdament grans i impossibles des d’un punt de vista anatòmic.

Gran diversitat d’estratègies

L’adhesió dinàmica ha de ser prou forta perquè l’animal no caigui estant quiet, però prou feble per poder desenganxar-sense problemes en fer un pas.

Per aconseguir-ho, hi ha diferents estratègies.

Diversitat d’estructures adhesivas. Imatge de David Labonte.

1) Adhesió humida

Hi intervè una substància líquida.

Insectes

Els insectes presenten dos sistemes:

Potes amb coixinets llisos: el trobem, per exemple, en formigues, abelles, paneroles i saltamartins. L’últim segment de les seves potes (pretars), les ungles o les tíbies presenten un o diversos coixinets extremadament tous i deformables (com els arolis al pretars). A petita escala, cap superfície és totalment llisa, de manera que aquests coixinets es deformen fins a ocupar tots els seus espais disponibles.

Tars (part final de les potes dels insectes) d’una panerola. Imatge adaptada a partir de la original de Clemente & Federle, 2008.

Potes amb coixinets peluts: el trobem en escarabats i mosques, entre d’altres. Els coixinets d’aquests insectes estan densament coberts de petites estructures similars a pèls, les setes, gràcies a les quals el contacte amb la superfície augmenta.

Peu d’un escarabat de la família Chrysomelidae. Imatge de Stanislav Gorb et al.

En ambdós casos, intervé un líquid amb una fase hidrofòbica i una altra hidrofílica. Estudis amb formigues han demostrat que les terminacions de les seves potes secreten una fina capa de líquid que incrementa el contacte entre el pretars i la superfície sobre la que caminen, omplint els buits restants i actuant com un adhesiu sota els principis de capil·laritat (tensió superficial) i viscositat.

Si voleu conèixer més a fons aquest mecanisme, no us perdeu aquest increïble vídeo sobre les formigues!:

Granotes arborícoles

Els coixinets dels dits de les granotes arborícoles estan compostos de cèl·lules epitelials columnars separades entre si. Entre elles, nombroses glàndules hi aboquen una substància mucosa. La separació de les cèl·lules permet, d’una banda, que els coixinets es deformin per adaptar-se al terreny i, per altra, que la mucositat circuli entre elles i asseguri l’adhesió. A més a més, en ambients humits (moltes d’aquestes granotes viuen en selves), aquests espais faciliten l’eliminació de l’excés d’aigua que les faria relliscar.

Granota verda d’ulls vermells (Agalychnis callidryas). Fixa’t en els extrems dels dits. Imatge de domini públic.

En el següent vídeo, pots apreciar amb més detall les potes d’una de les granotes arborícoles més conegudes:

Les granotes arborícoles presenten un sistema similar al de coixinets llisos dels insectes. De fet, a molts augments les microestructures adhesives en grills i granotes són pràcticament idèntiques. Això va dur Barnes (2007) a considerar l’adhesió humida com una de les més exitoses.

Diferents granotes (a, b, c) i els seus respectius epitelis (d, e, f). La figura g correspon a la superfície dels coixinets d’un grill. Imatge de Barnes (2007).

Pòssums

Els estudis més detallats s’han realitzat sobre el pòssum pigmeu acròbata (Acrobates pygmaeus), un petit marsupial de la mida d’un ratolí capaç d’escalar superfícies de vidre fent servir els grans coixinets dels palmells de les seves potes. Aquests coixinets estan compostos de múltiples capes de cèl·lules epitelials esquamoses separades per solcs que en faciliten la deformació i pels quals hi circula la suor, que és el líquid que fan servir per adherir-se.

Acrobates pygmaeus. Imatge de Roland Seitre.

Palmell del primer parell de potes d’Acrobates pygmaeus. Imatge de Simon Hinkley i Ken Walker.

2) Adhesió seca

No intervenen líquids.

Aranyes i geckos

Tant les aranyes com els geckos es regeixen pel mateix principi d’adhesió: les forces de Van de Waals. A diferència d’insectes, granotes i pòssums, no segreguen líquids adhesius.

Les forces de Van der Waals resulten de la interacció entre molècules o àtoms sense que hi hagi un enllaç químic entre ells, i la seva energia depèn de la distància. Aquestes interaccions apareixen entre els “pèls” o setes dels palmells de les potes dels geckos (les quals estan solcades per plecs, les lamel·les) i les setes de les potes de les aranyes (que estan cobertes de moltes pilositats formant les escòpules), i la superfície sobre la qual caminen.

Pota d’una aranya plena de setes. Imatge de Michael Pankratz.

Diversitat de potes de geckos. Imatge de Kellar Autumn.

Estudis recents, però, suggereixen que les interaccions de Van der Waals no serien les grans determinants de l’adhesió en els geckos, sinó les interaccions electrostàtiques (diferent polaritat entre les setes i la superfície), després de comprovar que la seva capacitat adhesiva minvava sobre materials menys energètics, com el tefló.

Sigui com sigui, l’habilitat dels geckos per enfilar-se és impressionant. Si no, mira aquest vídeo del gran David Attenborough:

3) Succió

Ratpenats

Els ratpenats de ventoses (família Thyropteridae), originaris de l’Amèrica Central i del Sud, presenten unes ventoses en forma de disc als seus polzes i al palmell del segon parell de potes que els permeten desplaçar-se sobre superfícies llises. A l’interior d’aquests discos, la pressió es redueix i el ratpenat queda adherit per succió. De fet, un sol disc pot suportar el pes de tot l’animal.

Ratpenat de la família Thyropteridae. Imatge de Christian Ziegler/ Minden Pictures.

Després de conèxier totes aquestes estratègies, creus que l’Spiderman n’està a l’alçada?

Imatge de portada d’autor desconegut. Font: link.

Podant l’arbre evolutiu dels dinosaures

Durant més de 130 anys els dinosaures han estat classificats en dos ordres separats, els saurisquis i els ornitisquis. Però com sempre passa en les ciències biològiques, tota teoria és certa fins que es demostra el contrari. Un nou estudi ha posat en entredit la classificació clàssica dels dinosaures, eliminant i redistribuïnt alguns dels diferents grups de dinosaures. Tot i que aquesta nova hipòtesis no és segura al 100%, en aquesta entrada us explicarem en què consisteix aquesta reordenació dels dinosaures.

CLASSIFICACIÓ TRADICIONAL DELS DINOSAURES

Des del segle XIX, els dinosaures s’han dividit en dos grans ordres basats en la estructura de la seva pelvis. L’ordre Saurischia (pelvis de llangardaix) inclou als teròpodes (dinosaures carnívors i ocells actuals) i als sauropodomorfs (grans herbívors de coll llarg); l’ordre Ornithischia (pelvis d’ocell) inclou als ornitòpodes (dinosaures herbívors i amb bec d’ànec), als marginocèfals (dinosaures amb banyes i estructures cranials endurides) i als tireòfors (dinosaures cuirassats).

Arbre evolutiu tradicional dels dinosaures per Zureks, amb els dos tipus de pelvis dinosauries a baix.

Tanmateix, aquesta classificació no té l’última paraula. La paleontologia és una ciència extremadament volàtil, ja que amb cada nou descobriment es pot desmuntar tot el que es sabia fins al moment, encara que es tracti d’una hipòtesi centenària. Això és el que ha passat amb els dinosaures recentment.

L’INICI D’UNA NOVA HIPÒTESI

Un nou estudi publicat el març del 2017, ha fet replantejar la classificació tradicional del dinosaures. Molts estudis anteriors assumien com a certa la classificació en Saurischia/Ornithischia tradicional i per tant, els caràcters i els taxons utilitzats ja anaven enfocats en aquesta classificació. En canvi, aquest nou estudi ha estat pioner en varis aspectes:

• Inclou un gran nombre d’espècies i taxons (molts més que en investigacions anteriors).
• Estudis anteriors donaven molt més ènfasi en dinosaures teròpodes i sauropodomorfs (saurisquis tradicionals) basals, ja que van ser dels primers grups en diversificar-se, incloent pocs ornitisquis basals.
• També s’hi han inclòs molts arcosaures dinosauromorfs (taxons no dinosaures).
• Estudis anteriors havien assumit que molts caràcters dels ornitisquis eren simplesiomòrfics (caràcters ancestrals de tots els dinosaures) i només es centraven en poques sinapomorfies (caràcters compartits per un grup monofilètic).

Aquest estudi s’ha desprès de moltes de les presuposicions anteriors sobre filogènia dinosauria i ha analitzat un gran nombre de espècies i multitud de caràcters no inclosos en investigacions anteriors. Això ha fet que l’arbre evolutiu resultant fos molt diferent dels que s’havien obtingut fins llavors.

RECONSTRUÏNT L’ARBRE

Llavors, com queda l’arbre evolutiu dels dinosaures segons aquesta hipòtesi? Doncs el tema és una mica complicat, tot i que els diferents taxons segueixen quedant dividits en dos ordres:

• L’ordre Saurischia que, segons l’estudi, només inclou als sauropodomorfs i als herrerasàurids (grup de saurisquis carnívors no teròpodes).
• El nou ordre Ornithoscelida (potes d’ocell) que inclou als ornitisquis tradicionals i als teròpodes, que deixen de ser saurisquis.

Tenint això en ment, vegem doncs les característiques que defineixen aquests dos grups.

Saurisquis

L’ordre Saurischia es manté pràcticament igual, excepte que els teròpodes es queden fora del grup. Aquest ordre presenta la pelvis d’estructura saurisquia original, com també la presentaven els avantpassats dels dinosaures. Segons la nova hipòtesi, dins dels saurisquis s’hi inclouen els herrerasàurids i els sauropodomorfs.

Els herrerasàurids (família Herrerasauridae) van ser un petit grup de saurisquis basals que van evolucionar cap a una dieta carnívora. Per això durant un temps es pensava que eren el grup germà dels teròpodes, però després es va veure que el seu lloc es trobava entre els primers saurisquis. Tot i estar força especialitzats, probablement la competència amb altres depredadors va fer que no duressin molt de temps, apareixent a mitjans del Triàssic i extingint-se al finals d’aquest període.

Foto de Brian Smith d’un esquelet i un model de Herrerasaurus del Field Museum of Natural History de Chicago.

Els herrerasàurids ocupaven un nínxol ecològic similar al dels teròpodes. La nova hipòtesi implica doncs que la hipercanivoria (alimentació exclusivament de carn) va evolucionar independentment dos cops en els dinosaures, cosa que fa que alguns paleontòlegs la posin en dubte. Tanmateix, l’anatomia dels herrerasàurids i dels teròpodes diferia en certs aspectes, com la anatomia de les mans (més generalista en els herrerasàurids) i la estructura de la mandíbula.

Els primers sauropodomorfs eren animals bípedes igual que els herrerasàurids, tot i que aquests eren animals omnívors. Tanmateix, els sauropodomorfs acabarien convertint-se en enormes quadrúpedes herbívors amb colls llarguíssims característics.

Esquelet de Thecodontosaurus (per Qilong), un sauropodomorf basal i una reconstrucció de Plateosaurus (per Walters, Senter & Robins) un de més avançat. Tot i que en aquesta imatge no s’aprecia, al llarg de la seva evolució, els sauropodomorfs augmentarien molt la seva mida (Thecodontosaurus 2 metres, Plateosaurus fins a 10 metres).

Ornitoscèlids

El nou ordre de dinosaures és Ornithoscelida, que agrupa els teròpodes amb els ornitisquis. Aquest taxó està recolzada per més de vint sinapomorfies (caràcters derivats compartits per un clade) esquelètiques, presents tant en teròpodes com en ornitisquis basals. Algunes d’aquestes característiques inclouen la presència d’una separació entre les dents premaxil·lars i maxil·lars (diastema) i la fusió dels extrems de la tíbia i la fíbula en un tibiotars (tot i que aquests caràcters només es troben en les espècies més basals).

Esquema de Baron et al. (2017) dels cranis de dos ornitoscèlids basals, Eoraptor (un teròpode, superior) i Heterodontosaurus (un ornitisqui, inferior).

Tant els teròpodes com els primers ornitisquis eren animals bípedes. A més, la presència de dents heterodontes en els membres ancestrals d’ambdós grups fa pensar que els primers ornitoscèlids eren omnívors, els quals després s’especialitzarien en alimentar-se de carn i de vegetació (teròpodes i ornitisquis respectivament).

Reconstrucció de la cara de Daemonosaurus, un dels primers teròpodes, per DeadMonkey8984.

Una curiositat de la nova classificació és que acceptant a Ornithoscelida com un taxó vàlid, s’agrupen a tots els dinosaures amb plomes en un sol grup. Per tots és sabut que molts teròpodes presentaven plomes (ja que eren els avantpassats dels ocells) però, el que molta gent desconeix és que la presència de plomes també s’ha demostrat en alguns ornitisquis basals i en altres més avançats.

Reconstrucció per Tom Parker de Kulindadromeus, un ornitisqui del qual s’han trobat proves que presentava plomes a gran part del cos.

SEGUIR INVESTIGANT

I llavors, és definitiva aquesta hipòtesi? Doncs no, per descomptat. Tot i que resulta força atractiu dir que s’ha canviat la història natural dels dinosaures per sempre, no podem dir que a partir d’ara els dinosaures es classifiquin d’aquesta manera.

Arbre evolutiu dels dinosaures segons Baron et al. (2017), on veiem els diferents clades; Dinosauria (A), Saurischia (B) i Ornithoscelida (C).

Encara que aquest estudi mostri resultats interessants sobre l’origen dels dinosaures, no es poden ignorar els centenars d’estudis anteriors que s’han fet sobre aquest grup d’animals. Haurem d’estar atents a nous articles que poc a poc vagin desvelant més informació sobre les relacions entre aquests rèptils mesozoics. I és que això és el més estimulant de la biologia, que no hi ha res segur! I que amb noves tècniques d’estudi i nous descobriments, poc a poc aprenem més sobre el món que ens envolta.

Mantingueu la ment oberta i seguiu investigant!

REFERÈNCIES

S’han consultat les següents fonts durant l’elaboració d’aquesta entrada:

• G. Seeley (1887). On the Classification of the Fossil Animals Commonly Named Dinosauria. Proceedings of the Royal Society of London Vol. 43. Pp 165-171.
• Baron, Norman & Barret (2017). A new hypothesis of dinosaur relationships and early dinosaur evolution. Nature Vol. 543. Pp 501-506.
• Senter & Robins (2015). Resting Orientations of Dinosaur Scapulae and Forelimbs: A Numerical Analysis, with Implications for Reconstructions and Museum Mounts. Plos One.
• Scientific American. Ornithoscelida Rises: A New Family Tree for Dinosaurs.
• Imatge de portada de Charles Knight.

El canvi de color en els camaleons: un arc de Sant Martí de colors

Molts consideren als camaleons els mestres del camuflatge. La seva habilitat per canviar de color sembla indicar que aquests animals han evolucionat per a confondre’s amb l’entorn i enganyar als seus depredadors. Però, què em diríeu si us digués que el camuflatge no és la funció principal del canvi de color per als camaleons? En aquesta nova entrada, apart d’explicar com canvien de color els camaleons, us mostrarem com aquests críptics animals utilitzen el canvi de color per a una gran varietat de funcions.

MITES SOBRE ELS CAMALEONS

Els camaleons (família Chamaeleonidae) són llangardaixos extremadament críptics, ja que la seva coloració sol ser molt semblant a la del seu hàbitat. A més d’això, moltes espècies de camaleons presenten una increïble capacitat per a canviar de color activament, fent que el seu camuflatge sigui encara més complex.

Femella de camaleón de banya tova d’Usambara (Kinyongia tenuis) amb una vistosa coloració taronjosa. Foto de Keultjes.

Existeix molta confusió respecte a les habilitats de canvi de color dels camaleons. Aquí teniu desmentits alguns dels mites sobre els camaleons:

• Les diferents espècies de camaleons poden canviar a un rang de colors limitat.
• Els camaleons no canvien de color dràsticament, sinó que ho fan subtilment. Si ho fessin, serien molt fàcils de detectar per als seus depredadors.
• Els camaleons no canvien de color segons el que toquen sinó que, com veurem a continuació, els seus motius són molt més complexes.

Vídeo de Viralweek en el que es dóna una idea equivocada de com canvia de color un camaleó vetllat (Chamaeleo calyptratus).

Però, com canvien de color els camaleons? Molts altres animals, com el cefalòpodes i alguns peixos y llangardaixos, també presenten la capacitat de canviar de color. En la majoria de casos, això ho aconsegueixen mitjançant cromatòfors, un tipus de cèl·lules pigmentàries que es troben en animals ectoterms. En els animals que canvien de color, els cromatòfors es troben distribuïts en vàries capes i tenen la capacitat de contraure’s, extendre’s, agregar-se i dispersar-se, provocant diferents variacions de coloració.

Detall dels cromatòfors d’una sípia, per Minette Layne. Segons estiguin contrets o distesos, s’aprecia un color o un altre.

Durant molt de temps es va pensar que els camaleons canviaven de color mitjançant únicament els cromatòfors. Però recentment, un estudi va demostrar que els camaleons porten el canvi de color a l’estrem. Aquest estudi va ser dut a terme per un equip de biòlegs i físics, quan aquests es van adonar d’una cosa: els camaleons no presenten ningún pigment verd a la pell!

PIGMENTS I CRISTALLS

Per a explicar com canvien de color els camaleons, primer hem de distingir dos tipus de coloració en els animals: color pigmentari i color estructural. El color pigmentari és el més comú, ja que és el que presenta un organisme degut a diferents pigments presents en els seus teixits (com la melanina en els éssers humans). En canvi, com ja vam explicar en un article anterior, el color estructural es genera per la refracció de la llum amb certes microestructures de la pell.

Imatge d’un escarabat cap per amunt en el que s’aprecien varis colors estructurals. Foto de David López.

I què passa amb els camaleons? Doncs una combinació dels dos mecanismes. Els camaleons presenten cromatòfors de color negre, vermell i groc que poden contraure i extendre voluntàriament. A més, en un estudi realitzat amb camaleons pantera (Furcifer pardalis), s’ha vist que també presenten dues capes de cèl·lules amb nanocristalls de guanina anomenades iridiòfors que reflecteixen la llum. La coloració verda d’un camaleó es genera llavors, per la llum blava reflectida pels iridiòfors que travessa els cromatòfors grocs més externs.

Esquema d’una secció de la pell d’un camaleó on es veuen els iridiòfors (blau) amb les capes de nanocristalls i diferents tipus de cromatòfors; xantòfors (groc), eritròfors (vermell) i melanòfors (negre). Imatge de David López.

Els camaleons a més, presenten un seguit de circuïts neurològics que els permeten controlar la composició i la distància entre si dels nanocristalls dels iridiòfors de diferents parts del seu cos. Això provoca que puguin controlar la longitud d’ona de la llum reflexada pels iridiòfors i per tant el color. Combinat amb els cromatòfors, les diferents espècies de camaleons poden abarcar gran part dels colors de l’espectre visible.

Diferències de coloració del camaleó pantera quan està relaxat i quan està excitat i la seva relació amb la composició i distribució dels nanocristalls dels iridiòfors. Imatge extreta de Teyssier & Saenko.

PER A QUÈ CANVIAR DE COLOR?

Encara que existeixen altres espècies d’escamosos que poden canviar de color, això sol deure’s a una resposta fisiològica a la termorregulació, a moments d’excitació o a canvis relacionats amb la reproducció. Els camaleons a més, tenen una part important del seu sistema nerviós dedicada a canviar de color ràpida, conscient i reversiblement. Poden fins i tot canviar a colors diferents diferents regions de la pell i mentres una es torna més taronja o vermella, una altra es torna més blanca o blava, creant contrasts i efectes de color molt llampants.

Però llavors, per a què canvien de color els camaleons? Doncs la veritat és que les habilitats caleidoscòpiques d’aquests llangardaixos tenen vàries funcions diferents, variant entre les diferents espècies.

CAMUFLATGE

El motiu més obvi (tot i que no el principal) és el camuflatge. Tot i que la coloració estàndard de la majoria d’espècies de camaleons ja és suficientment críptica, en cas necessari els camaleons són capaços de confondre’s encara més amb el seu entorn. Això els ajuda a no ser detectats per les seves preses, tot i que el motiu principal és passar desapercebut pels seus depredadors.

Camaleó comú (Chamaeleo chamaeleon) perfectament camuflat en el seu entorn. Foto de Javier Ábalos Álvarez.

A més, en un estudi dut a terme amb camaleons nans de Smith (Bradypodion taeniabronchum) es va comprovar que  aquestss eren capaços d’adjustar el grau de canvi de color a les capacitats visuals dels seus depredadors. Aus i serps s’alimenten de camaleons però, mentre que les primeres tenen una bona percepció de les formes i els colors, les segones no tenen una visió tant aguda. S’ha vist que els camaleons nans de Smith mostren canvis de color molt més convincents davant la presència d’una au depredadors, que davant d’una serp.

Fotos d’un camaleó nan de Smith camuflant-se davant de dos depredadors falsos, un botxí i una mamba. Foto de Devi Stuart-Fox.

TERMOREGULACIÓ

Els camaleons són ectoterms i com la majoria de rèptils, depenen de fonts de calor externes. A més dels iridiòfors més superficials (anomenats iridiòfors-S), els camaleons tenen una segona capa més profunda d’iridiòfors anomenats iridòfors-D, que (tot i que presenten una estructura de nanocristalls més desordenada i que no pot ser modificada) reflexen altament la llum infrarroja, i es creu que segurament tinguin alguna funció relacionada amb la termorregulació. Molts altres llangardaixos també presenten una capa d’iridiòfors semblants als iridiòfors-D.

A més dels iridiòfors-D, els camaleons canvien a colors més foscos o més clars per a regular fins a cert punt la seva temperatura corporal. Això es fa especialment patent en les espècies que viuen en els hàbitats amb climes més extrems. Com ja vam explicar en una entrada anterior, el camaleó de Namaqua (Chamaeleo namaquensis), que habita en els deserts del sud-oest africà, presenta un color quasi completament negre a primeres hores del matí per absorbir la màxima quantitat de calor, mentre que a les hores més caloroses mostra una coloració blanquinosa, per a reflectir al màxim la radiació solar.

Dos patrons de coloració diferents en el camaleó de Namaqua, un de més clar (foto de Hans Stieglitz) i un de més fosc (foto de Laika ac).

COMUNICACIÓ

La principal funció del canvi de color en els camaleons és la comunicació intraespecífica. Els camaleons fan servir diferents patrons de color coneguts com a librea a alguns llocs, que canvien per a transmetre informació a altres individus de la seva mateixa espècie com are el seu grau d’estrés, el seu estat reproducció o de salut, etc… La coloració estàndard d’un camaleó sol ser sembalnt a la del seu hàbitat. Per tnt, aquesta coloració sol indicar un bon estat de salut, mentre que si están malalts o tenen algún problema físic, solen mostrar patrons més pàlids i apagats.

Patrons de dominancia i submissió de tres espècies de camaleó nan (Bradypodion sp.) Imatge de Adnan Moussalli & Devi Stuart-Fox.

En moltes espècies, les femelles presenten coloracions més cridaneres i contrastades quan estan en zel, mentre que es mostren d’un color més fosc després de ser fecundades. Al veure aquestes senyals, els mascles poden saber quines femelles es troben disponibles i amb quines femelles val més estalviar-se l’esforç. Els mascles també presenten patrons més cridaners durant la època de reproducció, per a indicar les seves intencions a les femelles i per advertir als seus rivals.

Femella de camaleó de línia blanca (Furcifer lateralis) amb un patró que indica que ja està prenyada i no li interessa aparellar-se. Foto de Bernard Dupont.

Finalment, fora de l’època de reproducció, tots els camaelons utilitzen els seus patrons més colorits en els encontres amb rivals de la seva mateixa espècie. És en aquestes situacions quan els camaleons mostren els colors més contrastats, a més d’inflar-se i mostrar-se més grans i agressius per a espantar als seus rivals.

Vídeo d’un camaleó pantera (Furcifer pardalis) mostrant-se agressiu amb un suposat “rival”. Vídeo de The White Mike Posner.

Com acabem de veure, la varietat de coloracions entre les diferents espècies de camaleons és enorme. Tot i així, aquestes increïbles habilitats no han salvat als camaleons de la llista d’espècies amenaçades, ja que moltes d’elles es troben en perill, principalment per la destrucció del seu hàbitat per la industria fustera i per la seva captura per al tràfic il·legal d’animals exòtics. Esperem que amb una major conscienciació sobre aquests espectaculars i colorits llangardaixos, les generacions futures puguin delectar-se amb els canvis de color dels camaleons durant molt de temps.

REFERÈNCIES

S’han utilitzat les següents fonts durant l’elaboració d’aquesta entrada:

• Masó & Pijoan (2011). Anfibios y Reptiles de la Península Ibérica, Baleares y Canarias. Ediciones Omega.
• Teyssier, Saenko et al. (2015). Photonic crystals cause active color change in chameleons. Nature communications Vol. 6. Pp 6368.
• Stuart-Fox & Moussalli (2008). Selection for Social Signalling Drives the Evolution of Chameleon Colour Change. PLoS Biol Vol. 6.
• Ligon & McGraw (2013). Chameleons communicate with complex color changes during contests: different body regions convey different information. The Royal Society.
• Russel A. Ligon (2014). Defeated chameleons darken dynamically during dyadic disputes to decrease danger from dominants. Behav Ecol Sociobiol Vol. 68. Pp: 1007.
• New Scientist. Chameleons fine-tune camouflage to predator’s vision.
• Imatge de portada de Tambako the Jaguar.

Dinosaures del Pol Nord: La vida a Prince Creek

Quan pensem en un dinosaure, probablement ens l’imaginem caminant a través d’una densa selva tropical o passejant per un pantà humit i calorós. Però de fet, algunes espècies de dinosaures vivien a latituds molt elevades, com els trobats a la formació de Prince Creek. Aquesta formació geològica situada al nord d’Alaska, és una de les fonts més importants de dinosaures ártics, ja que s’hi ha trobat una gran diversitat de fòssils. En aquesta entrada, us descriurem alguns d’aquests dinosaures que vivien aprop del Pol Nord, i us explicarem algunes de les dificultats que havíen de superar per tal de sobreviure a l’extrem més nord del planeta.

ALASKA FA 75 MILIONS D’ANYS

La formació de Prince Creek es localitza al nord de l’estat d’Alaska i data de fa uns 80-60 milions d’anys a finals del Cretaci, l’últim període del Mesozoic. En aquella època, Amèrica del Nord es trobava dividida per l’anomenat Mar Interior Occidental; el continent oriental o Apalatxia, i el continent occidental o Laramídia, al nord del qual es va dipositar la formació de Prince Creek.

Mapa d’Amèrica del Nord a finals del Cretaci, amb la formació de Prince Creek senyalada en vermell, de l’article New Horned Dinosaurs from Utah Provide Evidence for Intracontinental Dinosaur Endemism.

A finals del Cretaci, la formació de Prince Creek es trobava una mica més al nord que a l’actualitat. Tanmateix, la Terra passava en aquells moments per una fase d’efecte hivernacle, pel qual el clima era una mica més càlid que l’actual. Es creu que la temperatura mitjana anual a Prince Creek era d’uns 5°C, amb màximes a l’estiu d’uns 18-20°C. Tanmateix, entre l’estiu i l’hivern la diferència de temperatura devia ser força marcada (actualment a la mateixa latitud, és d’uns 56°C).

Tot i que les temperatures no eren tan baixes com les que trobem a l’Alaska d’avui dia, els dinosaures de Prince Creek havien de suportar llargs mesos de foscor a l’hivern. Tanmateix, les temperatures lleugerament més altes i la proximitat del mar, feien que la diversitat vegetal fós més alta. Observant la flora fossilitzada, sabem que el paisatge era el d’un bosc polar, amb masses forestals dominades per angiospermes i gran quantitat d’espècies de falgueres,molses i fongs, amb zones de planes herbàcies inundades part de l’any.

Dibuix de Julio Lacerda sobre el paisatge i la fauna de Prince Creek.

Pel que fa a la fauna, els paleontòlegs es van sorprendre per la gran diversitat de grans animals que hi van trobar. El fet de que es trobin dinosaures a latituds tant elevades, ens porta a pensar que aquests eren animals endoterms que generaven la seva pròpia escalfor corporal. A més a Prince Creek, no s’hi troben fòssils d’altres rèptils ectoterms com tortugues, cocodrils o serps, els quals abunden que en altres jaciments d’Estats Units de la mateixa època. Actualment es creu que els dinosaures no eren ni endoterms ni ectoterms, sinó mesoterms, els quals generaven escalfor corporal metabòlicament, però eren incapaços de mantenir la temperatura corporal constant.

HERBÍVORS RESISTENTS

La vegetació relativament abundant, permetia la presència d’una gran diversitat de dinosaures herbívors a altes latituds. Mentre que els herbívors més petits no tenien gaires problemes gràcies als seus baixos requeriments energètics, els més grans segurament presentaven més dificultats per aconseguir aliment, en especial durant els durs mesos d’hivern. El fòssil de dinosaure que s’ha trobat més al nord és Ugrunaaluk (literalment “antic pasturador” en llengua inupiaq, la llengua inuït del nord d’Alaska) un hadrosàurid o “dinosaure amb bec d’ànec”. Aquest ornitòpode mesurava fins a 10 metres de llarg i pesava al voltant d’unes 3 tonelades, convertint-lo en un dels animals més grans de Prince Creek.

Reconstrucció de James Havens d’un ramat de Ugrunaaluk kuukpikensis, desplaçant-se sota l’aurora boreal.

Ugrunaaluk eren animals herbívors que vivíen en grups. Tot i que molts autors creuen que aquests animals realitzaven grans migracions com les aus i els mamífers actuals per evitar els mesos d’hivern amb escassa vegetació, alguns altres argumenten que les cries de Ugrunaaluk (amb un metabolisme menys actiu que els endoterms actuals) no haurien sigut capaces de suportar aquests llargs viatges. Ugrunaaluk probablement es desplacés a zones on la vegetació suportés millor el rigor de l’hivern àrtic, tot i que es creu que aquests grans herbívors sobrevivien en la foscor hivernal alimentant-se d’escorça, falgueres i probablement de vegetació aquàtica durant els mesos més freds.

L’altre gran herbívor de Prince Creek fou Pachyrhinosaurus (literalment “llangardaix de nas gruixut”) un ceratòpsid molt estès pels actuals Estats Units, amb una gran protuberància a sobre del nas que hauria fet servir com a arma en combats intraespecífics, i un parell de banyes que sortien lateralment de la cresta. Pachyrhinosaurus era l’animal més gran de Prince Creek, mesurant fins a 8 metres de longitud i arribant a les 4 tonelades de pes. És possible que utilitzés la seva protuberància nasal per desenterrar l’aliment que quedava colgat sota la neu, de forma similar als bisons actuals.

Reconstrucció de James Havens d’una parella de Pachyrhinosaurus perotorum.

Tots els animals de Prince Creek vivien vides difícils. Quasi tots els fòssils trobats tant de Ugrunaaluk com de Pachyrhinosaurus, indiquen que aquestes espècies maduraven ràpid i morien joves. Observant el creixement dels diferents òssos trobats, es creu que aquests dinosaures rarament arribaven als 20 anys de vida, probablement degut a les dures condicions del seu hàbitat però també, a la presència de depredadors.

DEPREDADORS GRANS I PETITS

El depredador més gran de la regió era Nanuqsaurus (“llangardaix ós polar”, de la llengua inupiaq), un tiranosàurid. Aquest animal presentava un sentit de l’olfacte extremadament desenvolupat que li permetia detectar a les seves preses o cadàvers d’animals en la foscor de l’hivern polar. A més, tot i que no s’han trobat proves, molt probablement estigués recobert de plomes que el protegien del fred, ja que moltes espècies de teròpodes emparentats presentaven plomes en algunes parts del seu cos.

Reconstrucció de Nanuqsaurus hoglundi de Tom Parker.

El que més sorprèn de Nanuqsaurus és la seva mida, molt més petita que la dels seus parents. Mentre que altres tiranosàurids de la època arribaven a mesurar entre 10 o 12 metres i a pesar fins a 9 tonelades, Nanuqsaurus sembla un tiranosaure pigmeu, amb una mida estimada de 6 metres de longitud i unos 800 kg de peso. Aquesta mida tant reduïda, probablement es devia al fet de viure en un ambient on la disponibilitat d’aliment presenta variacions estacionals. A part de que la densitat de població de les seves preses no deuria ser molt elevada, durant els mesos d’hivern molts herbívors hauríen migrat a altres zones.

En canvi, hi havia un altre teròpode que presentà l’adaptació contrària. Troodon (“dent que fa mal”) era un dinosaure relativament petit, d’uns 2,9 metres de llarg i uns 50 kg de pès. Aquest és una dinosaure abundant a diversos jaciments d’Amèrica del Nord. Troodon era un animal carnívor molt actiu, amb una bona visió binocular i a més, es creu que fou un dels dinosaures més intel·ligent del Mesozoic.

Reconstrucció de dos Troodon inequalis jugant a la neu per Midiaou.

Mentre que Nanuqsaurus era més petit per la falta de preses abundants, els exemplars de Troodon trobats a Prince Creek es caracteritzaven per ser més grans que els de la resta de jaciments. Això és el que es coneix com la Regla de Bergmann, segons la qual les poblacions d’una espècie que viuen en ambients més freds tendeixen a ser més voluminosas que les d’ambients més càlids, ja que així perden menys escalfor corporal. A més, els ulls més grans dels Troodon de Prince Creek, els conferien avantatge a l’hora de caçar durant les llargues nits hivernals.

Imatge de l’article A Diminutive New Tyrannosaur from the Top of the World, on veiem la mida de Nanuqsaurus (A) comparat amb altres tiranosàurids (B, C, D i E) i de dos exemplars de Troodon (F i G) de diferents latituds.

Ja heu vist com els dinosaures no només van prosperar en ambients càlids i tropicals. Tot i que les seves poblacions no eren tant elevades i les condicions de vida eren més dures, aquests dinosaures van aconseguir a adaptar-se i sobreviure en els boscos polars de Prince Creek, i segur que molts d’ells van gaudir de l’espectacle de l’aurora boreal de fa 75 milions d’anys.

Conjunt de les diferents espècies de dinosaures de la formació de Prince Creek per James Kuether.

REFERÈNCIES

Les següents fonts s’han consultat durant l’elaboració d’aquesta entrada:

• Susana Salazar Jaramillo (2014). Paleoclimate and paleoenvironment of the Prince Creek and Cantwell formations, Alaska: terrestrial evidence of middle Maastrichtian greenhouse event. Thesis.
• Live Science. Polar Dinosaurs Endured Cold Dark Winters.
• The Strange Lives of Polar Dinosaurs.
• North Pole Dinosaurs Lived Short, Hard Lives: Discovery News.
• Gangloff, Fiorillo & Norton (2005). The first Pachycephalosaurine (Dinosauria) from the Paleo-Arctic of Alaska and its Paleogeographic implications. Journal of Paleontology. Vol. 79. Pp: 997-1001.
• Mori, Druckenmiller & Erickson (2016). A New Hadrosaurid from the Prince Creek Formation (Lower Maastrichtian) of Northern Alaska. Acta Palaeontologica Polonica. Vol. 61. Pp: 15-32.
• Fiorillo & Tykoski (2014). A Diminutive New Tyrannosaur from the Top of the World. PLoS ONE 9(3).
• Imatge de portada per Julio Lacerda.

Tuatara: reintroducció d’un fòssil vivent

A Nova Zelanda existeix un rèptil el llinatge del qual va sorgir a l’època dels dinosaures. Encara que externament s’assembla a un llangardaix, el tuatara (el nom vol dir “esquena espinosa” en llengua maorí) és una animal amb moltes característiques úniques que fan que se’l classifiqui en un ordre propi separat de la resta de rèptils. En aquesta entrada us explicarem les principals característiques d’aquesta relíquia del passat tant interessant com amenaçada.

ORIGEN I EVOLUCIÓ

Els tuatares són rèptils inusuals el llinatge dels quals es remonta a fa 240 milions d’anys, a meitats del període Triàssic. Els tuatares són lepidosaures, tot i que formen un llinatge diferent al dels escamosos, pel que es troben en un ordre propi, els rincocèfals (ordre Rhynchocephalia). Moltes espècies es van diversificar durant el Mesozoic, tot i que pràcticament totes foren reemplaçades pels escamosos. A finals del Mesozoic només quedava una família, els Sphenodontidae.

Fòssil de Homoeosaurus, un parent extingit dels tuatares. Foto de Haplochromis.

De tots els esfenodòntids que van existir, només els tuatares han sobreviscut fins a l’actualitat. Tradicionalment es considerava que els tuatares incloïen dues espècies: el tuatara comú (Sphenodon punctatus) i el tuatara de la illa Brothers (Sphenodon guntheri), encara que anàlisis recents han popularitzat la idea de que el tuatara és una única espècie, S. punctatus.

ANATOMIA DEL TUATARA

Com ja hem comentat, els tuatares s’assemblen externament a un llangardaix, tenint certa semblança amb les iguanes. Els mascles de tuatara són més grans que les femelles, arribant als 61 cm de longitud i el quilo de pes, mentres que aquestes només arriben als 45 cm i el mig quilo. Els tuatares presenten una filera d’espines al dors que els confereix el seu nom comú. Aquestes és més gran en els mascles, i es pot eriçar per a exhibir-se.

Foto feta per KeresH d’un mascle jove de tuatara.

El que realment distingeix als tuatares és la seva anatomia interna. La resta de rèptils han modificat molt l’estructura del seu crani, però els tuatares han conservat la estructura diàpsida original sense molts canvis. Mentres que cocodrils i tortugues han desenvolupat cranis massissos, els tuatares conserven àmplies obertures temporals, i encara que els escamosos han desenvolupat cranis i mandíbules molt flexibles, els tuatares mantenen un crani rígid. A més, a diferència de la majoria de rèptils, els tuatares no presenten oïdes externes.

Imatge modificada del dibuix de Nobu Tamura sobre el crani del tuatara. En aquest hi veiem les principals característiques que el distingeixen: 1. Premaxil·lar en forma de bec, 2. Dents acrodonts fusionats a les mandíbules, 3. Àmplies obertures temporals típicament diàpsides i 4. Obertura parietal o pineal.

El nom Rhynchocephalia vol dir “cap de bec” i fa referència a l’estructura de bec del premaxil·lar. Els tuatares també són dels pocs rèptils amb dents acrodonts, els quals es troben fusionats al maxilar i la mandíbula y no es renoven. A més, presenten un moviment mandibular únic tipus serra, movent la mandíbula endavant i enrera.

Vídeo de YouOriginal, d'uns tuatares en captivitat alimentant-se. En aquest vídeo podem apreciar el moviment singular de la mandíbula.

Finalment, una de les característiques anatòmiques més increïbles dels tuatares és que aquests conserven el ull parietal o pineal. Aquesta, és una estructura reminiscent dels primers tetràpodes, conectada amb la glàndula pineal i que està involucrada en la regulació de la temperatura i els ritmes circadians. Encara que alguns altres animals també el conserven, els tuatares presenten un autèntic tercer ull, amb una retina i cristal·lí complets, encara que aquest es va cobrint d’escates amb l’edat.

HÀBITAT I BIOLOGIA

Els tuatares viuen en uns trenta illots a l’estret de Cook, entre les dues illes principals de Nova Zelanda. A més, l’antiga espècie S. guntheri es troba a l’illa de Brothers, a la part nord-oriental de illa Sur. Totes les poblacions viuen en zones boscoses o de matollar costaneres, amb terres tous on poden excavar. A més, a gran part de la seva àrea de distribució existeixen colònies d’aus marines, els nius de les quals són aprofitats pels tuatares.

Foto de Satoru Kikuchi d’un típic bosc neozelandès.

Comparats amb la majoria de rèptils, els tuatares viuen en hàbitats relativament freds, amb temperatures anuals que oscil·len entre els 5 i els 28°C. Els tuatares són principalment nocturns, sortint dels seus caus normalment de nit, tot i que a vegades se’ls pot trobar prenent el sol a ple dia (especialment a l’hivern).

Els tuatares tenen pocs depredadors naturals. A part d’alguns animals introduïts, només les gavines i algunes aus de presa presenten un perill per aquests rèptils. La seva dieta, en canvi, és bastant variada. Sent depredadors que esperen a que les seves preses passin per davant seu, els tuatares s’alimenten principalment d’invertebrats com escarabats, grills i aranyes, tot i que poden arribar a depredar petits llangardaixos, ous i pollets d’aus, i fins i tot tuatares més petits. Com que les seves dents acrodontes no es renoven, aquestes es van desgastant al cap del temps, pel qual els exemplars més vells solen alimentar-se de preses més toves com cargols i cucs.

Els tuatares es reprodueixen entre gener i març (estiu), moment en el que els territorials mascles competeixen per les femelles, les quals pondràn uns 18-19 ous entre l’octubre i el desembre (primavera). El sexe de les cries dependrà de la temperatura d’incubació (mascles a temperatures més altes, femelles a més baixes). Els ous eclosionaran al cap de 11-16 mesos (un dels temps d’incubació més llargs de tots els rèptils), dels quals sortiran petits tuatares que evitaran als adults caníbals sent principalment diürns.

Vídeo únic del naixement d’un tuatara a la Victoria University de Wellington. La marca translúcida del cap del petit tuatara correspòn a l'ull parietal.

Com ja hem vist pel seu llarg període d’incubació, els tuatares es desenvolupen lentament. Aquests rèptils no arribaran a la maduresa sexual fins passats els 12 anys, tot i que segueixen creixent a partir de llavors. A més, els tuatares són animals molt longeus, arribant a viure més de 60 anys en estat salvatge. En captivitat poden arribar a superar els 100 anys d’edat.

CONSERVACIÓ I AMENACES

Abans de l’arribada de l’home, els tuatares estaven presents a les dues illes principals de Nova Zelanda i en molts més illots. Quan els colons europeus van arribar, els tuatares ja només es trobaven a unes 32 petites illes. Es creu que la desaparició dels tuatares de les illes principals es deu principalment a la destrucció de l’hàbitat i a la introducció de mamífers foranis com les rates. Altres amenaces són la baixa diversitat genètica per l’aïllament de les diferents poblacions i el canvi climàtic, que pot afectar al sexe de la descendència.

Mapa de la distribució actual dels tuatares. Els quadrats corresponen a l’antiga espècie Sphenodon guntheri, ara considerada una població de S. punctatus.

Quan l’ésser humà arribà a les illes, es creu que el 80% de Nova Zelanda estava coberta de boscos. Amb l’arribada de les primeres tribus polinèsies cap a l’any 1250, començà la deforestació de més de la meitat de l’arxipèlag. Segle després, amb l’arribada dels europeus, aquesta deforestació s’intensificà encara més, fins a la situació actual, que només es conserva el 23% del bosc original.

Foto de Cliff d’una rata del Pacífic (Rattus exulans), una de les principals amenaces pels tuatares.

La introducció de mamífers foranis ha sigut un dels principals factors de declivi dels tuatares a l’actualitat, en especial la introducció de la rata del Pacífic (Rattus exulans). Aquest rosegador ha afectat a les poblacions, no només de tuatares, sinó també les de moltes espècies d’aus endèmiques de Nova Zelanda. En estudis de convivència entre les rates i els tuatares, s’ha observat que les rates, a més de depredar els ous i juvenils, també competeixen amb els tuatares adults pels recursos. Amb un cicle vital tant lent, els tuatares no poden recuperar-se d’aquest impacte.

Foto de Br3nda d’un tuatara reintroduït i marcat.

Tot i així, actualment els tuatares estàn classificat com sota “preocupació menor” a la llista roja de la IUCN. Això és gràcies als grans esforços de grups conservacionistes que han contribuït a la recuperació d’aquesta espècie. Una de les principals tasques ha estat la eliminació de la rata del Pacífic de les principals illes on habiten els tuatares. Per a això, es realitzà un esforç titànic en moltes illes en les que es van capturar poblacions senceres de tuatares per a la reproducció en captivitat, mentres s’eliminava a les rates d’aquests illots. Un cop eliminada la seva principal amenaça, tots els individus capturats i els seus descendents nascuts en captivitat van ser tornats als seus hàbitats naturals per a que poguéssin viure sense aquest ferotge competidor.

Vídeo de Carla Braun-Elwert, sobre l'èxit reproductor d’una vella parella de tuatares.

Actualment, la població salvatge de tuatares s’estima entre els 60.000 i els 100.000 individus. Es pot dir que aquest fòssil vivent, que va estar a punt de desaparèixer després de milions d’anys d’existència, va rebre una segona oportunitat per a seguir habitant les increïbles illes neozelandeses. Esperem que en el futur, poguem seguir disfrutant de l’existència d’aquest rèptils, únics supervivents d’un llinatge pràcticament extingit, per molts segles més.

REFERÈNCIES

S’han consultat les següents fonts durant l’elaboració d’aquesta entrada:

• Halliday & Adler (2007). La gran enciclopedia de los Anfibios y Reptiles. Editorial Libsa.
• Arkive. Tuatara (Sphenodon punctatus).
• The Reptile Database. Sphenodon punctatus.
• Department of Conservation, Te Papa Atawhai. Tuatara.
• Imagen de portada de Michal Klajban.

Evolució de la closca amb només quatre tortugues fòssils

Les tortugues són animals simpàtics que, tot i que resulten adorables per a la majoria de gent, porten de cap als paleontòlegs des de fa molt de temps. La combinació de característiques considerades primitives amb una anatomia especialment derivada, ha fet que l’origen i evolució d’aquests rèptils hagin sigut quasi impossibles de reconstruir. En aquesta entrada intentarem fer-nos una idea sobre com es va desenvolupar una de les principals característiques de les tortugues (la closca) amb només quatre exemples de “tortugues” primitives.

PARENTS ACTUALS I EXTINGITS

Com ja vam explicar en una entrada anterior, l’origen dels testudinis encara és tema de debat dins la comunitat científica. Les tortugues presenten algunes característiques anatòmiques úniques entre els vertebrats actuals que fan que es pugui confondre el seu origen filogenètic. Una de les característiques que més ha confós als paleontòlegs és el seu crani.

Crani de tortuga careta (Caretta caretta) en el que podem veure la manca d’obertures temporals. Foto de David Stang.

Mentre que la resta de rèptils són diàpsids (presenten dues obertures temporals a cada costat del crani), les tortugues presenten un crani típicament anàpsid (sense cap obertura temporal). Tot i així, estudis genòmics recents han demostrat que molt probablement els testudinis (ordre Testudines, les tortugues actuals) descendeixen d’un avantpassat amb un crani i que al llarg de la seva evolució van revertir a la forma anàpsida primitiva. El que no està tant clar és si les tortugues estan més emparentades amb els lepidosaures (llangardaixos, serps i tuàtares) o amb els arcosaures (cocodrils i aus). La hipòtesi més acceptada és la segona.

Tot i que els origens dels testudinis encara són una mica misteriosos, la majoria de paleontòlegs coincideixen en que aquests es troben dins del clade Pantestudines, el qual agrupa a totes aquelles espècies més emparentades amb les tortugues que amb qualsevol altre animal. Un grup de rèptils que també es troben dins dels pantestudins són els sauropterigis com els plesiosaures i els placodonts.

Reconstrucció de Dmitry Bogdanov del sauropterigi Plesiosaurus, un parent llunyà de les tortugues.

EVOLUCIÓ DELS TESTUDINIS

La resta de pantestudins ens ajuden a formar una imatge de com les tortugues van adquirir una anatomia tant especialitzada. Però primer, mirem algunes de les característiques de les tortugues:

• Una closca formada per dues parts: la meitat dorsal (espàldar) que prové de la fusió de les vèrtebres i les costelles dorsals i la meitat ventral (plastró) que prové de unes costelles ventrals anomenades “gastralia” (presents en alguns rèptils actuals).
• Mentre que la resta de vertebrats presentem l’escàpula per sobre les costelles, les costelles de les tortugues (la seva closca) es troben cobrint l’escàpula.
• La habilitat d’amagar el cap i les potes dins la closca.
• La absència de dents; en canvi presenten becs còrnis.

Com veurem, la adquisició d’aquestes característiques es va donar molt gradualment.

Espàldar d’una tortuga morta, on veiem com les costelles es fusionen amb les vèrtebres per a formar la closca. Foto de Fritz Flohr Reynolds.

Tot i que encara no està clar la seva relació exacta amb les tortugues, Eunotosaurus africanus és el candidat a parent de les tortugues més antic. El Eunotosaurus era un animal fossorial que visqué fa 260 milions d’anys a Sudàfrica. Aquest animal tenia unes costelles dorsals molt amples i en contacte amb elles, cosa que es creu que servia de punt d’anclatge per als potents músculs de les potes davanteres, utilitzats mentre excavava. A més, de forma semblant a les tortugues actuals, Eunotosaurus havia perdut els músculs intercostals i presentava una reorganització de la musculatura respiratòria.

Fòssil de Eunotosaurus, on s’aprecien les costelles amples característiques. Foto de Flowcomm.

El parent indiscutible més antic de les tortugues és Pappochelys rosinae d’Alemanya (fa 240 milions d’anys). El nom “Pappochelys” vol dir literalment “tortuga avi”, ja que abans del descobriment de Eunotosaurus era el parent més antic d’aquestes. Igual que Eunotosaurus, presentava les costelles dorsals amples i en contacte entre elles. A més, les seves costelles ventrals ja eren més amples i gruixudes i la seva cintura escapular es situava sota les costelles dorsals.

Dibuix de Rainer Schoch de l’esquelet de Pappochelys on es poden veure algunes de les seves característiques. Es creu que Pappochelys era un animal semiaquàtic que nedava impulsat per la seva llarga cua.

El següent pas en l’evolució de les tortugues el trobem fa 220 milions d’anys, a la segona meitat del Triàssic de Xina. El seu nom és Odontochelys semitestacea, cosa que vol dir “tortuga dentada amb mitja closca”. Aquest nom es dèu al fet que, a diferència de les tortugues autèntiques, Odontochelys tenia una boca amb dents i només presentava la part ventral de la closca, el plastró. Tot i que també tenia les costelles dorsals amples, només s’han trobat proves de la presència de plastró. Odontochelys va ser descobert en dipòsits d’aigua dolça, de manera que sembla plausible que desenvolupés primer un plastró per protegir-se de depredadors que l’ataquéssin de sota.

Reconstrucció de Nobu Tamura d’Odontochelys semitestacea. El fet de que només presentés mitja closca fa que no se’l consideri una tortuga autèntica.

El primer conegut testudini amb una closca completa és Proganochelys quenstedti del Triàssic, fa 210 milions d’anys. Aquest ja presentava moltes de les característiques de les tortugues actuals: la closca estava completament formada, amb espàldar i plastró, el seu crani era de configuració anàpsida i no presentava dents. No obstant això, Proganochelys no era capaç d’amagar el cap i les potes dins de la closca (tot i que això potser es devia a les banyes que presentava). A més, presentava dues peces de la closca extra als costats d’aquesta, que probablement servien per protegir les potes.

Reconstrucció de Proganochelys del Museum am Lowentor de Stuttgart. Foto de Ghedoghedo.

TORTUGUES D’AVUI EN DIA

L’ordre dels Testudines tal i com els coneixem avui, va aparèixer fa uns 190 milions d’anys, durant el Juràssic. Aquestes tortugues actuals es classifiquen en dos subordres diferents, els quals es van separar molt ràpidament al principi de l’evolució dels testudinis:

Subordre Pleurodira: Aquest subordre és el més petit ja que només conté tres famílies actuals, totes natives de l’hemisferi sud. La principal característica és la forma en que amaguen el cap lateralment a dins la closca, cosa que fa que part del coll quedi exposat i que les vèrtebres cervicals tinguin una forma característica (Pleurodira vol dir aproximadament, “coll de costat”). A més, els pleurodirs presenten 13 escuts al plastró.

Foto d’Ian Sutton d’una tortuga de coll de serp australiana (Chelodina longicollis), un pleurodir típic.

Subordre Cryptodira: Els criptodirs comprenen a la gran majoria de tortugues. Mentre que els pleurodirs només presenten espècies d’aigua dolça (com es creu que era l’avantpassat comú dels testudinis), els criptodirs inclouen espècies aquàtiques, però també terrestres i marines. Apart de presentar només entre 11 i 12 escuts als plastró, la seva característica principal és la capacitat de retraure el coll i per tant amagar el cap completament dins la closca (Criptodira vol dir aproximadament, “coll amagat”). Els criptodirs es troben pràcticament a tots els continents i a tots els oceans (excepte en els hàbitats més freds).

Tortuga de ventre vermell d’Alabama (Pseudemys alabamensis), de la U.S. Fish and Wildlife Service. En aquesta foto veiem com amaguen el cap els criptodirs.

Tot i que encara queden preguntes per respondre sobre l’evolució de les tortugues, esperem que amb aquesta petita introducció a algunes de les “tortugues” fòssils més característiques us hàgiu fet una idea de com les tortugues van aconseguir la closca. Siguin quins siguin els seus orígens, esperem que l’aparició de l’home no sigui el que posi fi a la història d’aquest grup d’animals lent però constant.

REFERÈNCIES

Durant l’elaboració d’aquesta entrada s’han consultat les següent fonts:

• Bever, Lyson, Field & Bhullar (2015). Evolutionary origin of the turtle skull. Nature. Vol. 525. Pp: 239-242.
• Phenomena, National Geographic. How the turtle got its shell through skeletal shifts and muscular origami.
• Lyson, Bever, Scheyer, Hsiang & Gauthier (2013). Evolutionary Origin of the Turtle Shell. Current Biology. Vol. 23. Pp: 1113-1119.
• Lyson, Rubidge, Scheyer, Queiroz, Schchner, Smith, Botha-Brink & Bever (2016). Fossorial Origin of the Turtle Shell. Current Biology. Vol. 26. Pp: 1887-1894.
• The Atlantic. Why Turtles Evolved Shells: It Wasn’t for Protection.
• Schoch & Sues (2015). A Middle Triassic stem-turtle and the evolution of the turtle body plan. Nature. Vol. 523. Pp: 584-587.
• Reptile Evolution. Odontochelys.
• Foto de portada per Daderot.

Rèptils del desert

Els deserts són uns dels hàbitats més extrems del planeta. El del Sàhara, el del Gobi i el de Sonora són exemples d’alguns dels deserts càlids on les altes temperatures i la falta d’aigua suposen un gran repte pels animals que hi viuen. Els rèptils són un dels grups d’animals que presenten les adaptacions més increïbles per a la vida al desert. En aquesta entrada us explicarem els problemes als que s’enfronten els rèptils que hi viuen, i us presentarem diferents espècies de serps i llangardaixos que han trobat en el desert la seva llar.

ELS RÈPTILS AL DESERT

La característica que uneix a tots els deserts és l’escassa precipitació ja que, contràriament al que molta gent pensa, no tots els deserts presenten temperatures altes (existeixen també els deserts freds, com el desert Àrtic i l’Antàrtic, ambdós en perill pel canvi climàtic). Els rèptils són més abundants en els deserts càlids que en els freds, ja que les baixes temperatures els impedirien dur a terme la seva activitat vital.

Mapa per Vzb83 dels deserts càlids, àrids i semiàrids, del món.

Els deserts càlids no sempre tenen temperatures extremadament altes. Mentre que durant el dia les temperatures poden arribar a sobrepassar els 45°C, quan es pon el sol les temperatures poden descendir fins a sota del punt de congelació, creant oscil·lacions diàries de fins a 22°C. Els diferents rèptils del desert, al ser poiquiloterms i ectoterms, utilitzen diferents estratègies comportamentals per tal d’evitar el sobreescalfament durant el dia i conservar la temperatura durant la nit (per exemple, enfilant-se a zones elevades o dormint en caus).

El camaleó de Namaqua (Chamaleo namaquensis) regula la seva temperatura corporal canviant de color. A les primeres hores de sol és de color negre per absorbir el màxim de radiació i activar el seu metabolisme. Quan les temperatures augmenten massa, es torna de color blanc per a reflectir la radiació solar. Vídeo de la BBC.

Com ja hem dit, la principal característica de qualsevol desert és la manca d’aigua. En general, en un desert cauen menys de 250 mm d’aigua a l’any. La pell escamosa i impermeable dels rèptils evita la pèrdua d’aigua i els seus excrements contenen àcid úric que, comparat amb la urea, és molt menys soluble en l’aigua, fent que retinguin més líquids. La majoria de rèptils dels deserts extrauen l’aigua que necessiten de l’aliment i alguns beuen l’aigua de la rosada.

Tant les temperatures extremes com les poques precipitacions fan que en els deserts generalment hi hagi poca vida. La vegetació és escassa i els animals solen ser petits i discrets. Aquesta manca de recursos fa que els rèptils del desert siguin més aviat petits comparats amb els seus parents d’ambient més benèvols. A més aquests sauris solen ser animals que aprofiten qualsevol aliment disponible, tot i que s’ho pensen molt bé a l’hora de gastar la seva valuosa energia per aconseguir el seu següent àpat.

SERPS DE LA SORRA

En molts deserts sorrencs hi trobem vàries espècies de serps (i de llangardaixos àpodes) que s’han adaptat a la vida entre les dunes. Molts d’aquests ofidis comparteixen un mètode de desplaçament anomenat “a cops laterals” (en anglès “sidewinding”), en el qual aixequen el cap i coll de terra i els mouen lateralment, mentre que la resta del cos es queda a terra. Quan tornen a posar el cap a terra, el cos s’aixeca fent que les serps es desplacin lateralment en un angle de 45°. Aquest mètode de locomoció fa que les serps dels deserts es desplacin de forma molt eficaç en un terreny inestable. A més, també minimitza el contacte amb un substrat extremament calent, ja que el cos d’aquests ofidis només toca el terra en dos punts en tot moment.

Com veiem en aquest vídeo de RoyalPanthera, el “sidewinding” permet a les serps del desert desplaçar-se minimitzant el contacte amb el terra calent.

Molts ofidis del desert s’enterren a la sorra tant per a evitar la insolació com per a camuflar-se i sorpendre a les seves preses. Això ha fet que moltes serps desertícoles siguin sensibles a les vibracions generades per les seves preses al moure’s per la sorra. A més algunes espècies presenten l’escama rostral (l’escama de la punta del musell) més engruixida i desenvolupada per a ajudar-les a excavar en terrenys sorrencs.

Un exemple d’això són les serps nord americanes del gènere Heterodon, conegudes també com a serps musell de porc, ja que presenten l’escama rostral elevada donant-li al seu musell una forma característica. Foto de Heterodon nasicus per Dawson.

Els escurçons banyuts del gènere Cerastes també presenten vàries característiques que els faciliten la vida als deserts. Aquests escurçons eviten les altes temperatures sent actius durant la nit i passen el dia enterrats a la sorra. El seu mètode de caça consisteix en enterrar-se esperant a que passi una presa, estalviant així el màxim d’energia. Les seves escames supraoculars en forma de banya es creu que els serveixen per a evitar que la sorra cobreixi els seus ulls quan estàn enterrats.

Foto de Tambako The Jaguar d’un escurçó banyut del Sàhara (Cerastes vipera), espècie del nord d’Àfrica i la Península del Sinaí.

CRIATURES ESPINOSES

En diferents deserts del món hi trobem rèptils que tenen el cos recobert d’espines. Això, no només els proporciona certa protección contra els depredadors, sinó que a més els camufla en un ambient on abunden les plantes espinoses. Dos d’aquests animals són membres del subordre Iguania: el diable espinós i els llangardaixos cornuts.

Foto d’un diable espinós (Moloch horridus) per Christopher Watson.

El diable espinós (Moloch horridus) és un agàmid que viu en deserts sorrencs d’Austràlia. Aquest llangardaix presenta espines per tot el cos que el fan difícil d’empassar per als seus depredadors. També presenta una protuberància darrera del cap que actua com a magatzem de greix. Quan es sent amenaçat, amaga el seu cap autèntic entre les potes i mostra la protuberància del coll com un cap fals. Probablement l’adaptació més interessant d’aquest animal és el sistema de petits canals que presenta entre les escames, els quals recullen tota aigua que entra en contacte amb la pell i la condueixen directament a la boca.

Els llangardaixos cornuts (gènere Phrynosoma, coneguts també com a “gripaus banyuts”) són iguànids que es troben en diferents hàbitats àrids d’Amèrica del Nord. De forma similar al diable espinós, els seus cossos recoberts d’espines els fan difícils d’empassar pels depredadors. A més, al ser atrapats inflen el seu cos per dificultar’ls-hi encara més la tasca. Finalment, algunes espècies com el llangardaix cornut de Texas (Phrynosoma cornutum) són coneguts per la seva capacitat d’autohemorragia: quan es veuen acorralats poden ejectar un raig de sang pudent de l’ull que espanta  a la majoria de depredadors.

Foto del U.S. Fish & Wildlife Service d’un llangardaix cornut de Texas (Phrynosoma cornutum).

Com podeu veure, en els deserts hi podem trobar rèptils amb algunes de les adaptacions més enginyoses (i fastigoses) del món. Aquests només són uns pocs exemples de la increïble diversitat de sauris que trobem pels deserts del món, els quals només procuren sobreviure a les dures condicions d’aquests ambients tant extrems. A vegades però, només cal evitar cremar-se els peus amb la sorra.

Vídeo de BBCWorldwide d’un llangardaix musell de pala (Zeros anchietae) fent la “dansa termal” per disminuir el contacte amb la sorra calenta.

REFERÈNCIES

S’han consultat les següents fonts durant l’elaboració d’aquesta entrada:

• Halliday & Adler (2007). La gran enciclopedia de los Anfibios y Reptiles. Editorial Libsa.
• Digital-Desert. Desert Reptiles.
• Arizona-Sonora Desert Museum. Adaptations of Desert Amphibians & Reptiles.
• In the desert. A comprehensive list of the venomous snakes found in the desert.
• H.E.R.P. Herpetological Education & Research Project.
• Christopher J. Bell, Jim I. Mead & Sandra L. Swift (2009). Cranial osteology of Moloch horridus (Reptilia: Squamata: Agamidae). Records of the Western Australian Museum. Vol 25. Pp: 201-237.
• Horned Lizard Conservation Society.
• Imatge de portada de Yathin S. Krishnappa.

Els ancians dels oceans

T’has preguntat alguna vegada quins són els organismes més longeus dels mars i oceans de la Terra? Les tortugues marines són ben coneguts per tenir una vida llarga. Però, quin és l’organisme més ancià de l’oceà (i el planeta)?

BALENA DE GROENLÀNDIA

Les balenes de Groenlàndia (Balaena mysticetus), també anomenades balenes franques àrtiques, viuen la major part de l’any associades amb el gel marí a l’oceà Àrtic. Aquests mamífers marins es troben entre els animals més grans de la Terra, amb un pes de fins a 75-100 tones i amb una longitud de 14-17 m en els mascles i de 16-18 m en les femelles.

Balena de Groenlàndia (Balaena mysticetus) (Foto: WWF).

Fa més de 20 anys, al 1993, es va descobrir per casualitat que les balenes de Groenlàndia tenen una vida més llarga de la que es pensava. La seva esperança de vida es considerava que era d’uns 50 anys, però el descobriment inesperat va permetre saber que viuen més de 100 anys. De fet, se sap que algunes han viscut durant uns 200 anys.

Quin va ser aquest descobriment fortuït? Un esquimal d’Alaska va caçar un individu amb la punta d’un arpó a l’interior del seu greix. Aquest arpó va ser creat amb una tècnica que no s’utilitzava des de feia 100 anys.

Es troben entre els mamífers que arriben a més edat, fins i tot entre altres balenes. L’explicació a aquest fet es troba a l’extrem fred del seu hàbitat: han d’invertir tanta energia en el manteniment de la temperatura del cos que el seu primer embaràs és en general als 26 anys i, per tant, tenen una esperança de vida llarga.

* * *

Si ets bussejador/a, t’importaria respondre a aquesta breu enquesta per saber si t’agrada saber el que estàs veient mentre busseges i com ho fas per saber-ho? Són només 2 minuts. Pots fer clic a la imatge o accedir-hi amb aquest enllaç. Moltes gràcies!

* * *

TORTUGUES MARINES

A la famosa pel·lícula de Disney Buscant en Nemo, Marlin, el pare de Nemo, coneix a Crush, una tortuga marina de 150 anys d’edat. No obstant això, és cert que visquin tant?

Vols descobrir la increïble vida de les tortugues marines? Vols saber per què les tortugues marines estan amenaçades?

Les tortugues marines tenen vides llargues, però la seva edat és desconeguda (Foto: Key West Aquarium).

És ben conegut que les tortugues marines tenen una llarga vida, però les seves edats són poc conegudes. S’ha confirmat que les línies de creixement en alguns ossos de tortuga són anuals, però a causa de que creixen a diferents velocitats depenent de l’edat, això no pot ser utilitzat per estimar la seva edat.

No obstant això, els científics creuen que aquests impressionants rèptils poden viure molt de temps, com les balenes. Les tortugues que sobreviuen a les primeres etapes de la vida poden esperar viure almenys 50 anys. A més, l’envelliment biològic està gairebé suspès en aquests animals.

Tot i desconèixer l’edat de la tortuga marina més anciana en estat salvatge, una tortuga en captivitat a la Xina es diu que té uns 400 anys d’edat.

L’ANIMAL MÉS ANTIC CONEGUT

Els coralls negres són els animals més antics coneguts a la Terra. No obstant això, no són els organismes més antics del planeta.

Leiopathes sp. és un gènere de coralls negres que poden viure varis mil·lenis  (Foto: CBS News).

Aquests coralls d’esquelet carbó fosc creixen molt menys d’un mil·límetre per any, com el corall vermell de la Mediterrània. Malgrat el seu nom, en general mostren colors grocs, vermells, marrons i verds. Encara que es consideren corals d’aigües profundes, es troben per tot el món i en totes les profunditats.

Una investigació de 2009 va demostrar que un corall negre de Hawaii inclòs en l’espècie Leiopathes glaberrima havia estat vivint i creixent des de la construcció de les piràmides d’Egipte; fa 4.600 anys.

Igual que les tortugues marines, en el cas que un individu sobrevisqui al primer segle d’edat, és molt probable que visqui un mil·lenni o més.

LA MEDUSA IMMORTAL

És un fet de la vida que tots els éssers vius moren; a excepció de Turritopsis nutricula, la medusa immortal. Aquesta petita (4,5 mm) medusa en forma de campana és immortal a causa del fet que posseeix la capacitat de “invertir la seva edat”.

La medusa immortal, Turritopsis nutricula (Foto: Bored Panda).

Aquesta espècie comença la seva vida essent una massa de pòlips que creixen al fons del mar, que en algun moment produeixen meduses que desenvolupen gònades per crear la següent generació de pòlips, i després moren. Això no té res especial en comparació amb altres meduses. Més informació sobre aquests bells animals aquí.

Aquesta espècie de cnidari, sota la presència d’un factor d’estrès o lesió, transforma totes les seves cèl·lules en formes larvals, és a dir, que canvia d’adult a larva. Llavors, cada larva pot transformar-se en un nou adult. Aquest procés és anomenat transdiferenciació. De tota manera, els científics saben poc sobre aquest procés en animals salvatges.

Transdiferenciació en Turritopsis nutricula: (A) Una medusa ferida s’enfonsa cap el fons de l’oceà, (B) el seu cos es replega sobre sí mateix i es reabsorveix, (C) es forma un pólip i (D) el nou pólip forma una mesua (Foto: Bored Panda).

L’ORGANISME MÉS VELL DE LA TERRA

L’organisme més antic de la Terra no és ni un animal, ni una alga ni un microorganisme. L’organisme més ancià del planeta és una planta. En concret, una planta marina coneguda com a Posidonia oceanica. Vols saber la raó per la qual els ecosistemes de Posidonia es consideren les selves marines?

Praderia de Posidonia oceanica (Foto: SINC).

Investigadors espanyols van descobrir que a Formentera hi ha un clon de Posidonia de 100.000 anys d’edat. Això vol dir que aquest és l’organisme més longeu de la biosfera.

La clau per entendre la seva edat és el creixement clonal: es basa en la divisió constant de cèl·lules col·locades en els meristemes i en l’extremadament lent creixement de la seva tija (rizomes).

* * *

Recorda que em pots ajudar contestant a l’enquesta sobre els teus gustos a l’hora de bussejar tot accedint a aquest enllaç. Moltes gràcies!

* * *

REFERÈNCIES

• Arnaud-Haond S, Duarte CM, Diaz-Almela E, Marba` N, Sintes T, et al. (2012) Implications of Extreme Life Span in Clonal Organisms: Millenary Clones in Meadows of the Threatened Seagrass Posidonia oceanica. PLoS ONE 7(2): e30454. doi:10.1371/journal.pone.0030454
• NOAA: Black corals of Hawaii
• Palumbi, S.R & Palumbi, A.R (2014). The extreme life of the sea. Princepton University Press
• Reference: The oldest sea turtle
• Rugh, D.J. & Shelden, K.E.W. (2009). Bowhead whale. Balaena mysticetus. In Perrin, W.F; Würsig, B & Thewissen, J.G.M. Encyclopedia of Marine Mammals. Academic Press (2 ed).
• Schiffman, J & Breen, M (2008). Comparative oncology: what dogs and other species can teach us about humans with cancer. The Royal Society Publishing. DOI: 10.1098/rstb.2014.0231
• WWF: How long do sea turtles live? And other sea turtle facts
• Foto de portada: Takashi Murai (Bored Panda)

Monstres i dracs: Llangardaixos verinosos

Quan pensem en animals verinosos la majoria de persones pensa en els mateixos. Aranyes, escorpins i serps són els primers que ens venen al cap, encara que també hi ha amfibis, peixos i mamífers verinosos. Tot i que les serps són els rèptils verinosos més coneguts, amb el pas del temps s’ha vist que no són l’únic grup que presenta glàndules verinoses i que molts altres rèptils també poden injectar verí. En aquesta entrada donarem a conèixer als sauris verinosos menys coneguts i intentarem explicar la seva relació amb les serps.

EVOLUCIÓ DEL VERÍ EN RÈPTILS

Tothom està familiaritzat amb les capacitats tòxiques de les serps. Tradicionalment s’ha cregut que el verí havia evolucionat independentment en els diferents grups de serps verinoses (colúbrids, elàpids i vipèrids) i en una família de llangardaixos (els helodermàtids). Tanmateix, aquesta visió ha anat canviant amb el temps i amb el descobriment d’altres espècies d’escamosos verinosos.

El verí de molts animals és útil tant pel desenvolupament d'antídots, com en la recerca de analgèsics i altres medicaments. Foto de l’extracció de verí d’un escurçó (Echis carinatus), de Kalyan Varma (Imatge sota llicència GNU).

Actualment s’ha comprobat que hi ha diferents espècies de sauris que presenten glàndules i òrgans capaços d’injectar verí, a més de molts altres amb material genètic relacionat amb la producció de verí (encara que no siguin verinosos). Això passa, per exemple, amb moltes serps i llangardaixos aparentment no verinosos però que retenen material genètic associat amb la síntesis de verí, cosa que ha fet que molts científics agrupin a aquests rèptils en un clade comú anomenat Toxicofera, “portadors de toxines”.

Aquest nou clade agrupa a diferents grups d’escamosos que es creu que van tindre un avantpassat comú verinós. Aquests grups són:

• Ophidia: Ofidis, o sigui les serps.

Serp llop de l’Índia (Lycodon aulicus), exemple d’ofidi. Foto de Shantanu Kuveskar.

• Iguania: Iguanes, agames i camaleons.

Basilisc marró (Basiliscus vittatus), exemple d’iguani. Foto de Steve Harbula.

• Anguimorpha: Varans, vidriols i altres.

Varà sord de Borneo (Lanthanotus borneensis), exemple d’anguimorf. Foto de Kulbelbolka.

Tot i que la majoria d’iguanis i anguimorfs actuals no presenten verí, la teoria dels Toxicofera proposa que moltes espècies haurien perdut la capacitat d’injectar verí secundàriament.

A continuació, us presentem alguns dels sauris verinosos menys coneguts.

MONSTRES DEL NOU MÓN

Els escamosos verinosos més coneguts són els anguimorfs de la família Helodermatidae. Des del seu descobriment es va saber que aquests llangardaixos eren verinosos, ja que presenten un parell de glàndules productores de verí a la mandíbula inferior i varis parells de dents amb solcs semblants als de les serps verinoses, amb les quals injecten el verí.

Crani d’helodermàtid, en el que observem les esmolades dents amb les que injecten el verí. Imatge de Heloderma.net.

Els helodermàtids són animals carnívors que s’alimenten de petits mamífers, ocells, sargantanes, amfibis, invertebrats, ous de diferents animals i carronya. Tenint en compte la seva dieta generalista i que les seves preses són relativament inofensives, es creu que el verí d’aquests rèptils va aparèixer com un mètode defensiu, no com una estratègia de caça.

Foto de Walknboston d’un monstre de Gila (Heloderma suspectum), en la que veiem la seva coloració negra i groga amb la qual avisa als seus depredadors de la seva toxicitat (coloració aposemàtica).

El monstre de Gila i el llangardaix tacat mexicà (Heloderma horridum) són animals lents i per tant no són perillosos pels éssers humans. Tanmateix, la seva popularització com a mascotes exòtiques ha tingut com a conseqüència alguns casos de mossegades. La mossegada del monstre de Gila provoca un dolor agut i ardent, edema local, debilitat, desmais i nàusees. Tot i que la ferida sol sangrar bastant, això no es deu a cap substància anticoagulant, sinó a les esmolades dents dels helodermàtids i al fet de que per injectar el verí han de mastegar amb força a l’agressor, provocant ferides profundes.

EL DRAC BARBUT

Els sauris del gènere Pogona són iguanis de la família Agamidae. Aquests rèptils originaris d’Austràlia es coneixen com a dracs barbuts per les espines que presenten a la gola. Tot i estar adaptats a ambients àrids, la temperatura ambiental pot afectar al sexe de les seves cries.

Foto d’un drac barbut de l’est, en que veiem el interior de la seva boca de color groc. Ens estarà intentant avisar d’algo amb aquesta coloració? Foto de Matt.

Els dracs barbuts són animals inofensius, però existeix una espècie amb una arma secreta. El drac barbut de l’est (Pogona barbata) és un llangardaix verinós, mentre la resta de rèptils verinosos només presenta un parell de glàndules verinoses, el drac barbut de l’est en presenta dos parells: dues a la mandíbula superior i dues a la inferior.

Secció transversal de la boca d’un drac barbut de l’est, on es veuen les glàndules verinoses incipients tant de la mandíbula superior (mxivg) com de la inferior (mnivg). Imatge extreta de Fry, Vidal et al.

El verí generat és poc potent (en éssers humans només provoca una lleugera inflamació) i les glàndules es consideren vestigials. Tanmateix, segons la teoria dels Toxicofera les glàndules del drac barbut ens mostren la forma primitiva que haurien presentat les glàndules del primer rèptil toxicòfer, el qual hauria presentat dos parells de glàndules verinoses en lloc d’un parell com la majoria d’escamosos verinosos actuals.

ELS GRANS VARANS

Tothom ha sentit a parlar dels varans (anguimorfs de la família Varanidae). Hi ha centenars de documentals sobre el dragó de Komodo, en els quals se’ns explica que aquests animals tenen tal quantitat de bacteris a la boca, que la seva mossegada provoca una infecció suficient per acabar amb la vida d’un bou adult. Tanmateix, estudis recents han demostrat que la pobra higiene bucal dels varans no és el que provoca la mort de les seves víctimes.

Varà gegant australià o “perentie” (Varanus giganteus) un varànid típic, amb coll llarg, potes robustes, metabolisme actiu i sentits desenvolupats. Foto de Bernard Dupont.

Tot i que hi ha tres espècies frugívores, la resta són carnívors obligats. Sempre s’ha dit que els bacteris de la boca dels varans son el que provoca la mort de les seves preses, encara que no hi ha cap estudi que ho corrobori. De fet, en diversos estudis s’ha vist que els bacteris de la saliva dels varans no difereixen gaire dels de la saliva d’altres rèptils no carnívors.

Foto on veiem la temuda saliva dels varans, concretament d’un varà aquàtic (Varanus salvator). Imatge de Lip Kee.

En un estudi, es va veure que vàries espècies de varans presentaven glàndules verinoses a la mandíbula inferior. Aquestes glàndules són les més complexes d’entre tots els rèptils verinosos. En el cas del dragó de Komodo, són glàndules compostes, amb un gran compartiment posterior i cinc petits compartiments anteriors. Aquests compartiments presenten conductes que aboquen el verí entre les dents.

Tot i que els varànids estan estretament emparentats amb les serps (comparteixen, per exemple, la llengua bífida) aquests no presenten els solcs a les dents, característics dels ofidis verinosos i dels helodermàtids. Això es deu a que, enlloc d’injectar el verí directament, els varans utilitzen les seves dents aserrades per obrir una gran ferida a les seves preses, a través de la qual entrarà el verí a l’organisme.

Crani de megalània (Varanus priscus) en el que veiem les dents sense solcs. Aquest varà extint de més de 5 metres de llarg, fou l’animal verinós més gran conegut. Foto de Steven G. Johnson.

La utilitat del verí en els varans depredadors es recolza en la gran quantitat que en produeixen. En les serps constrictores que no utilitzen verí, els gens que codifiquen per a la síntesi de verí es troben atrofiats per la gran quantitat d’energia que es gasta en produir-lo. Els varans en canvi, secreten molt de verí amb una mínima estimulació de les seves glàndules. Aquest verí té components anticoagulants que eviten que la ferida es tanqui, i també produeix un xoc cardiovascular en l’animal per disminució de la pressió sanguínia.

Grup de dragons de Komodo (Varanus komodoensis) devorant un porc recent caçat. Imatge extreta de Bull, Jessop et al.

Tot i que encara no sabem segur si l’avantpassat comú de tots aquests animals era verinós, ni si el verí va aparèixer independentment en les diferents famílies, la relació dels diferents membres del clade Toxicofera ha estat recolzada per anàlisis filogenètics posteriors. El que està clar és que el verí és una arma molt potent en la lluita per la supervivència i que, tot i que les serps són els rèptils verinosos més numerosos, moltes altres espècies d’escamosos s’han beneficiat de l’ús de les toxines, tant per defensar-se com per sotmetre les seves preses.

REFERÈNCIES

S’han utilitzat les següents fonts per a l’elaboració d’aquesta entrada:

• Halliday & Adler (2007). La gran enciclopedia de los Anfibios y Reptiles. Editorial Libsa.
• http://www.nature.com/nature/journal/v439/n7076/full/nature04328.html
• http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0041010114003353
• http://www.leidenuniv.nl/en/researcharchive/index.php3-c=134.htm
• http://www.heloderma.net/en/heloderma.html
• http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0011097
• https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2690028/
• Imatge de portada de Rocío Corzo.

El món des dels ulls d’una serp

Imagina’t que ets una serp. T’arrossegues arràn de terra, amb un cos llarg i prim al darrera. No tens orelles i tot i que els teus ulls són grans i estàn ben desenvolupats, no pots parpellejar. Constantment treus la llengua, cosa que t’informa de tot el que ha passat al teu voltant, especialment l’olor del suculent ratolí que fa dies que busques. Els ofidis han patit tantes modificacions corporals que els seus sentits s’han hagut d’adaptar al seu estil de vida. Amb més de 3.000 espècies actuals de serps és difícil generalitzar, però en aquesta entrada explicarem algunes de les adaptacions sensorials més curioses dels ofidis actuals, intentant portar llum al món d’aquests animals tant fascinants i injustament tractats.

OLFACTE: TESTANT L’AIRE

Un dels sentits més desenvolupats dels ofidis és l’olfacte. És sabut que les serps utilitzen la llengua per olorar l’aire i detectar substàncies químiques. Abans es creia que les serps només feien servir la llengua per olorar i que l’epiteli nasal només servia per activar aquest mecanisme. Ara sabem que les serps oloren fent servir tant el nas com la llengua, tot i que aquesta els és més útil en determinades situacions.

Imatge de microscopi d’un tall transversal del crani d’una serp, on es veu l’epitel·li olfactiu tant de la cavitat nasal com de l’òrgan vomeronasal. Imatge de Elliott Jacobson.

Les serps tasten l’aire mitjançant la llengua i l’òrgan vomeronasal o òrgan de Jacobson. Aquest òrgan no és exclusiu de les serps, ja que es troba també en altres llangardaixos, algunes salamandres i en molts mamífers. L’òrgan vomeronasal serveix per detectar substàncies químiques no volàtils (que necessiten contacte directe amb l’epiteli per ser detectades) com ara feromones o el rastre d’un presa.

Esquema de la posició de l’òrgan vomeronasal. Aquest es forma durant el desenvolupament embrionari a partir de la cavitat nasal i té una obertura al paladar. Imatge de Fred the Oyster.

L’inconfusible llengua bífida de les serps està molt especialitzada en transportar partícules fins a l`organ vomeronasal. Aquesta presenta un seguit de papil·les o depressions (depenent de l’espècie) microscòpiques que ajuden a la captacio i retenció de partícules oloroses. Després porta aquesta informació fins al paladar, on entra en contacte amb l’òrgan vomeronasal.

Els varans (parents de les serps) també presenten una llengua bífida que els permet ensumar l’aire. Foto d’un varà aquàtic (Varanus salvator) a l’Índia, de Dibyendu Ash.

Les serps sacsegen la llengua a l’aire o contra alguna superfície per recollir “mostres químiques” de l’ambient. A més, el fet de que la llengua sigui bífida es creu que els serveix per a detectar millor la direcció d’on ve l’estímul, ja que la informació que obtenen de cada punta de la llengua va a una de les dues cavitat de l’òrgan vomeronasal i viatja fins al cervell per vies separades.

Foto d’una serp de collar (Natrix natrix) treient la llengua per tastar l’aire. Imatge de WikiImages.

Les serps utilitzen aquesta informació química per a rastrejar preses, buscar parella i detectar l’estat reproductor d’un altre individu. A més, en un article recent s’ha estudiat com les serps (gràcies al seu sentit de l’olfacte) eren capaces de reconèixer als seus germans i familiars, triant-los abans que un desconegut per a compartir els seus caus d’hivernació.

OÏDA: SENTIR-HI SENSE ORELLES

L’oïda es un dels sentits menys desenvolupats dels ofidis. L’absència d’oïda externa va fer que durant molt de temps es pensés que les serps eren sordes. Tanmateix, recentment s’ha comprovat que les serps sí que tenen diferents mètodes per a detectar diferents tipus de vibracions.

Retrat d’una pitó de l’Índia (Python molurus) en el que es veu clarament l’absència d’oïda externa. Foto de Holger Krisp.

Com ja vam comentar en una entrada anterior, les serps no presenten ni oïda externa ni timpans. Tanmateix, sí que presenten tots els elements de l’oïda interna característics dels tetràpodes. El que canvia és el mètode de transmissió dels estímuls vibracionals, que en els ofidis es duu a terme mitjançant un òs anomentat columella.

Esquema de l’aparell auditiu d’una serp qualsevol. Imatge de Dan Dourson.

La columella és un petit òs llarg i prim que està lligat mitjançant lligament i teixits cartilaginosos a la part posterior de la mandíbula superior i s’articula amb la mandíbula inferior. Les serps en tenen una a cada costat del crani i tenen una funció equivalent als estreps (òssos de l’oïda mitja dels mamífers). Les columelles estàn completament envoltades de teixits de manera que les vibracions, tant aèries com terrestres o aquàtiques, són tranmeses a aquests ossos, els quals es troben en contacte amb el líquid de l’oïda interna.

Tot i així, la sensibilitat de les serps a les ones aèries és força limitada. Per exemple, mentre que els éssers humans podem sentir vibracions aèries d’entre 20 i 20.000 Hz, les serps només detecten vibracions entre els 50 i 1000 Hz. Tanmateix, tot i tindre un rang auditiu tant limitat, en algunes espècies de serps s’ha vist que l’aparell auditiu pot rebre estímuls vibratoris de qualsevol part del cos, ja que aquests es transmeten a través dels teixits fins a les columelles.

Les serps aquàtiques com l’anaconda (Eunectes murinus) poden detectar amb tot el cos els sons d’animals movent-se sota l’aigua. Foto de Ddouk.

Tot i les limitacions que tenen en detectar les ones aèries, el que se’ls dóna millor és detectar les vibracions provinents del terra o de l’aigua. La majoria de serps poden detectar amb gran precisió la vibració causada per les passes d’una presa arrepenjant la mandíbula inferior (que està en contacte amb les columelles) al substrat.

L’escurçó banyut aràbic (Cerastes gasperettii) és una serp que viu en deserts sorrencs, on el terreny permet una gran transmissió de vibracions terrestres. Imatge de Zuhair Amr.

VISTA: LLUM I COLOR

Els ulls de les serps no difereixen gaire dels de la resta de vertebrats terrestres. Sí que tenen però algunes característiques especials, degut segurament als seus orígens subterranis o subaquàtics. La majoria de científics creuen que les serps van tindre que per dir-ho d’alguna manera, “reinventar els seus ulls”.

Els ofidis més primitius, com aquesta serp cega europea (Typhlops vermicularis), tenen ulls petits i poc desenvolupats. Imatge de Kiril Kapustin.

L’estructura de l’ull és pràcticament igual que en la resta de tetràpodes. Una diferència és el mètode d’enfoc que, mentre que en la resta de tetràpodes l’ull enfoca canviant la curvatura del cristal·lí, les serps enfoquen movent el cristal·lí endavant i endarrera. A més, mentre que quasi tots els vertebrats terrestres tenen parpelles que protegeixen l’ull, les serps tenen una escama ocular transparent que es renova cada cop que muden de pell.

Serp ratera occidental (Pantherophis obsoletus) a punt de mudar de pell, moment en que l’escama ocular es torna opaca. Foto de Bob Warrick.

Depenent de l’estil de vida de la serp la seva visió presenta adaptacions diferents, tot i que en la majoria d’espècies la retina presenta tant bastons (sensibles en condicions de poca llum) com cons (permeten veure els detalls i els colors). Les serps subterrànies més primitives presenten ulls força simples, amb només bastons que els permeten diferenciar la llum i la foscor. En canvi la majoria de serps diurnes presenten pupil·les rodones amb cons i bastons.

Moltes serps arborícoles com aquesta serp fuet verda (Ahaetulla nasuta) presenten pupil·les horitzontals que els permeten augmentar el seu camp de visió, fent que puguin calcular millor les distàncies entre branca i branca. Foto de Shyamal.

A part de la llum visible, algunes serps poden veure altres longituds d’ona. Els cròtals i alguns pitonomorfs (pitons i boes) poden detectar la radiació infrarroja, podent veure la signatura térmica del seu voltant. Això els resulta extremament útil per a detectar les preses en condicions de poca llum, ja que poden percebre la seva escalfor corporal.

Fotos d’una pitó i un cròtal on es senyalen tant els forats del nas (fletxes negres) com les fossetes termorreceptores (fletxes vermelles). Imatge de Serpent nirvana.

Això ho aconsegueixen mitjançant les fossetes termorreceptores, unes cavitats que han aparegut independentment en els cròtals i en els pitonomorfs. Mentres que els cròtals presenten només un parell de fossetes loreals a banda i banda del musell, els pitonomorfs en presenten vàries de labials en el llavi superior o l’inferior. Tot i tindre’n menys, les dels cròtals són més sensibles que les de les pitons.

Esquema de l’estructura de la fosseta termorreceptora d’un cròtal. Aquesta presenta una membrana sensible als canvis de temperatura, darrera de la qual hi ha una cambra amb aire i nervis sensibles a l’escalfor. Aquest aire es dilata amb els increments de temperatura i activa el nervi trigèmin. Imatge de Serpent nirvana.

Aquestes fossetes són extremadament sensibles i poden detectar canvis de temperatura de fins a 0,001°C. El nervi trigèmin arriva al cervell via el tectum òptic, fent que la imatge detectada pels ulls es superposi amb l’imatge infrarroja de les fossetes. Això fa que aquestes serps detectin tant la llum visible (com nosaltres) com la radiació infrarroja, d’una forma que a nosaltres ens resulta impossible d’imaginar.

Vídeo de BBCWorldwide en el que se’ns explica com un cròtal de bosc (Crotalus horridus) utilitza la seva detecció de la radiació infrarroja per a caçar una rata en la foscor.

Com heu vist, les serps perceben el món de forma molt diferent a la nostra. Les serps no deixen indiferent a ningú i, de la mateixa forma que diferents persones veuen a les serps de formes diferents, les diferents espècies d’ofidis presenten adaptacions diferents i diverses per a percebre el món que les envolta. Esperem que amb aquesta entrada hàgiu pogut entendre una mica millor l’increïble món en el que viuen les serps.

REFERÈNCIES

Les següents fonts han estat consultades durant l’elaboració d’aquesta entrada:

• Harvey B. Lillywhite (2014). How snakes work. Structure, function and behaviour of the world’s snakes. Oxford University Press.
• Halliday & Adler (2007). La gran enciclopedia de los Anfibios y Reptiles. Editorial Libsa.
• Masó & Pijoan (2011). Anfibios y Reptiles de la Península Ibérica, Baleares y Canarias. Ediciones Omega.
• http://news.nationalgeographic.com/news/2004/02/0223_040223_rattlesnakes.htmlutm_content=buffer44d50&utm_medium=social&utm_source=facebook.com&utm_campaign=buffer
• Imatge de portada de Bernard Dupont.