Arxiu d'etiquetes: òrgan vomeronasal

Comprova l’evolució en el teu propi cos

El 42% de la població nord-americana i l’11,5 de l’espanyola no creu que l’evolució sigui certa. Tot i això, hi ha diferents proves de que el genial Darwin tenia raó, algunes d’elles en el teu propi cos. T’han operat de l’apèndix o tret els queixals del seny? Descobreix en aquest article quins òrgans vestigials vas heretar dels teus avantpassats.

¿QUÈ SÓN LES ESTRUCTURES VESTIGIALS?

Les estructures vestigials (sovint anomenades òrgans, encara que no ho siguin pròpiament dit) són parts del cos que han vist reduïda o perduda la seva funció original durant l’evolució d’una espècie. Es troben en molts animals, inclosos per descomptat els humans.

Esqueleto de orca en el que se observan vestigios de las extremidades traseras. Foto: Patrick Gries
Esquelet  d’orca en el que s’observen vestigis de les extremitats posteriors, prova del seu origen terrestre. Foto: Patrick Gries

Les estructures vestigials eren plenament funcionals en els avantpassats d’aquestes espècies (i ho són en les estructures homòlogues d’altres espècies actuals), però actualment la seva funció és pràcticament nul·la o ha canviat. Per exemple, en alguns insectes com les mosques el segon parell d’ales ha perdut la seva funció voladora i ha quedat reduït a òrgans de l’equilibri (halteris). Si vols saber més sobre l’evolució del vol en els insectes entra aquí.

A més d’estructures físiques, les característiques vestigials també poden manifestar-se en comportaments o processos bioquímics.

¿PER QUÈ SÓN PROVES DE L’EVOLUCIÓ?

La selecció natural actua sobre les espècies afavorint característiques que augmentin la seva supervivència i eliminant les que no, per exemple quan apareixen canvis en l’hàbitat. Els individus amb característiques poc favorables moriran o es reproduiran menys i aquesta característica es veurà eliminada a la llarga, mentre que les favorables es mantindran ja que els seus portadors la podran passar a la següent generació.

De vegades hi ha característiques que no són ni favorables ni desfavorables, pel que seguiran passant a les següents generacions. Però tota estructura té un cost (energètic, perill a que s’infecti, desenvolupi tumors…), de manera que la pressió selectiva segueix actuant per eliminar una cosa que no afavoreix l’èxit de l’espècie. És el cas de les estructures vestigials, que “trigarien més” a desaparèixer al llarg de l’evolució. El fet que n’hi hagi revelen que en el passat aquestes estructures sí tenien una funció important en els nostres avantpassats.

TROBA ELS TEUS ÒRGANS VESTIGIALS

LA MEMBRANA NICTITANT

Ja vam parlar d’ella a Com veuen el món els animals. Es tracta d’una membrana transparent o translúcida que serveix per protegir l’ull i humitejar-lo sense perdre visibilitat. És comú en amfibis, rèptils i aus. Entre els primats, només la posseeixen completa lèmurs i loris.

membrana nictitante, nictitating membrane
Membrana nictitant o tercera parpella d’un fredeluga militar (Vanellus miles). Foto: Toby Hudson

En humans la plica semilunaris és un vestigi de la membrana nictitant. Òbviament no la podem moure però encara té certa funció de drenatge del lacrimal i ajuda al moviment de l’ull (Dartt, 2006).

Plica semilunaris (pliegue semilunar). Foto: desconocido
Plica semilunaris (plec semilunar). Foto: desconegut

EL TUBERCLE DE DARWIN I ELS MÚSCULS DE L’ORELLA

El 10% de la població té un engrossiment a l’orella, vestigi de l’orella punxeguda comú en els primats. Aquesta estructura es diu tubercle de Darwin i no té cap funció.

Variabilidad del Tubérculo de Darwin en la punta de la oreja (0= ausente). Puede presentarse en otras zonas del pabellón auditivo: ver publicación.
Variabilitat del Tubercle de Darwin a la punta de l’orella (0 = absent).  Font.

Comparación entre la oreja de un macaco y la nuestra. Fuente
Comparació entre l’orella d’un babuí groc (Papio cynocephalus) i la nostra. Font

Els primats (i altres mamífers) tenen orelles mòbils per dirigir els pavellons auditius cap a la font de so: segurament ho hauràs observat en el teu gos o gat. Els humans (i ximpanzés) ja no tenim aquesta gran mobilitat, encara que algunes persones poden moure lleugerament els pavellons auditius a voluntat. S’ha comprovat mitjançant elèctrodes que aquests músculs s’exciten quan percebem un so que ve d’una direcció concreta (2002).

Músculs auriculars responsables del moviment del pavelló auditiu. Font

El múscul occipitofrontal també ha perdut la seva funció d’evitar que caigui el cap, encara que participa en l’expressió facial.

MÚSCUL PALMAR LLARG

El 16% de les persones caucàsiques no posseeix aquest múscul al canell, tampoc un 31% de les nigerianes ni un 4,6% de les xineses. Fins i tot pot aparèixer en un braç i no en l’altre o ser doble segons les persones.

Es creu que aquest múscul participaria activament en la locomoció arborícola dels nostres avantpassats, però actualment no té cap funció necessària, ja que no proporciona més força d’agafada. Aquest múscul és més llarg en primats completament arborícoles (lèmurs) i més curt en els més terrestres, com els goril·les (referència).

I tu, el tens o no? Fes la prova: junta els dits polze i dit petit i aixeca lleugerament la mà.

mireia querol, mireia querol rovira, palmaris longus, musculo palmar largo, tendon
Jo tinc dos al braç esquerre i un al dret. Foto: Mireia Querol Rovira

QUEIXALS DEL SENY

El 35% de les persones no posseeixen queixals del seny o tercer molar. A la resta, la seva aparició sol ser dolorosa i és necessària l’extirpació.

Yo no tengo el tercer molar. Foto: Mireia Querol Rovira
Jo no tinc el tercer molar. Foto: Mireia Querol Rovira

Els nostres ancestres hominins sí en tenien, força més grans que els nostres. Un recent estudi explica que quan una dent es desenvolupa, emet senyals que determinen la mida de les dents veïnes. La reducció de la mandíbula i la resta de dentadura al llarg de l’evolució ha provocat la reducció dels molars (i fins i tot la desaparició del tercer).

Comparativa entre la dentición de un chimpancé, Australopithecus afarensis y Homo sapiens. Fuente
Comparativa entre la dentició d’un ximpanzé, Australopithecus afarensis i Homo sapiens. Observa la reducció dels tres últims molars entre afarensis i sapiens, Font

EL CÒCCIX

Si et toques la columna vertebral fins al final, arribaràs al còccix. Es tracta de 3 a 5 vèrtebres fusionades vestigi de la cua dels nostres avantpassats primats. De fet, quan estàvem a l’úter matern, en els primers estadis de desenvolupament de l’embrió s’observa una cua amb 10-12 vèrtebres en formació.

Distintos estados en el desarrollo embrionmario humano y comparación con otras especies. Créditos en la imagen
Diferents estadis en el desenvolupament embrionari humà (1 a 8) i comparació amb altres espècies. Crèdits a la imatge

Posteriorment es reabsorbeix, però no en tots els casos: hi ha reportats 40 naixements de nadons amb cua.

Neonato nacido con cola. Una mutación ha evitado la inhibición del crecimiento de la cola durante la gestación. Fuente
Nounat nascut amb cua. Una mutació ha evitat la inhibició del creixement de la cua durant la gestació. Font

Encara que no tinguem cua, actualment aquests ossos serveixen d’ancoratge d’alguns músculs pèlvics.

mireia querol, mireia querol rovira, coxis, sacro, sacrum, tailbone, rabadilla
Situació del coxis. Foto: Mireia Querol Rovira

MUGRONS SUPERNUMERARIS (POLITÈLIA)

S’estima que fins a un 5% de la població mundial presenta més de dos mugrons. Aquests mugrons “extra”, poden presentar-se en diferents formes (complets o no) pel que de vegades es confonen amb pigues. Se situen en la línia mamilar (de l’engonal a l’aixella), exactament en la mateixa posició que la resta de mamífers amb més de dues mames (observa el teu gos, per exemple).

Línea mamilar. Foto: MedicineNet
Línia mamilar. Foto: MedicineNet

Habitualment el número de mames correspon amb la mitjana de cries que pot tenir un mamífer, de manera que els mugrons extra serien un vestigi de quan els nostres avantpassats tenien més cries per part. L’habitual són 3 mugrons, però s’ha documentat un cas de fins a 8 mugrons en una persona.

Pezón suplementario debajo del principal. Fuente
Mugró suplementari sota del principal. Font

TROBA ELS TEUS REFLEXOS I COMPORTAMENTS VESTIGIALS

EL REFLEXE DE PRENSIÓ PALMAR I PLANTAR

Alguna vegada hauràs experimentat que a l’acostar qualsevol cosa a les mans d’un nadó, automàticament ho agafa amb una força tal que seria capaç d’aguantar el seu propi pes. Desapareix cap als 3-4 mesos i és un romanent del nostre passat arborícola i de la manera d’agafar-se al pèl de la mare, igual que succeeix amb els altres primats actuals. Observa el següent vídeo de 1934 sobre un estudi de dos bessons (minut 0:34):

En els peus també hi ha el reflex d’intentar agafar alguna cosa quan es toca la planta del peu d’un nadó. Desapareix cap als 9 mesos d’edat.

Per cert, t’has fixat en l’afició i facilitat que tenen els nens i nenes per pujar a qualsevol barana o part elevada en un parc infantil?

LA PELL DE GALLINA

El fred, l’estrès o una emoció intensa (per exemple, l’escoltar certa música) provoca que el múscul piloerector ens erici el pèl donant-li a la pell l’aspecte d’una gallina sense plomes. És un reflex involuntari en què algunes hormones, com l’adrenalina (que s’allibera en les situacions esmentades), estan implicades. Quina utilitat tenia això per als nostres ancestres i té en els mamífers actuals?

  • Augmentar l’espai entre la pell i l’exterior, de manera que l’aire calent atrapat entre el pèl ajuda a mantenir la temperatura.
  • Semblar més grans per espantar possibles depredadors o competidors.

    Chimpancé con el pelo erizado durante un display antes de un conflicto. Foto: Chimpanzee Sanctuary Northwest
    Ximpanzé amb els cabells estarrufats durant un display abans d’un conflicte. Foto: Chimpanzee Sanctuary Northwest

Òbviament nosaltres hem perdut el pèl en la major part del cos, de manera que encara conservem el reflex, no ens serveix ni per escalfar-nos ni per espantar depredadors. El pèl s’ha conservat més abundantment en zones on és necessària protecció o a causa de la selecció sexual (cap, celles, pestanyes, barba, pubis…), però en general, també pot ser considerat una estructura vestigial.

Hi ha més estructures vestigials tot i que en aquest article ens hem centrat en les més observables. En futurs articles parlarem d’altres internes, com el famós apèndix o l’òrgan vomeronasal.

REFERÈNCIES

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.

epitellium jacobsonImatge 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.

Jacobson's_organ_in_a_reptile.svgEsquema 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.

Water_Monitor_Sunderban_National_Park_West_Bengal_India_22.08.2014Els 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.

grass-snake-60546Foto 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.

Heller_Tigerpython_Python_molurus_molurusRetrat 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.

columella2Esquema 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.

anaconda-600096Les 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.

Cerastes_gasperetti_(horned)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”.

Typhlops_vermicularis2Els 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.

Rat_Snake_Molting,_Missouri_OzarksSerp 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.

Ahaetulla_headMoltes 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.

The_Pit_Organs_of_Two_Different_SnakesFotos 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.

Diagram_of_the_Crotaline_Pit_OrganEsquema 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:

Difusió-català