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El origen de los mamíferos

Fósiles de pequeñas especies descubiertos en el estado brasileño de Río Grande do Sul pueden ser de los ancestros más cercanos de los mayores animales de la actualidad

MIGUEL BOYAYANCualquier paleontólogo sabe que los mamíferos descienden de alguna forma de cinodonte, un vasto grupo de animales – extinguidos, como los dinosaurios – caracterizado por tener cráneo y dientes similares a los de los perros actuales. Los cinodontes pertenecieron al grupo de los sinápsidos, que sirvió de transición entre los reptiles y los mamíferos. Lo que falta es precisar cuál linaje de cinodontes generó, hace cerca de 210 millones de años (más o menos a la época en que surgieron los dinosaurios), los primeros seres con las características óseas que hoy en día definen a un mamífero: cuatro tipos de dientes diferenciados funcional y anatómicamente, oído medio con tres pequeños huesos conductores de sonido y cráneo aventajado.

Por reunir de forma pionera esos rasgos óseos y, probablemente, por tener sangre caliente, pelos en el cuerpo y glándulas productoras de leche para la prole, esos animalitos fueron los ejemplares primordiales de los futuros mamíferos, entre ellos el hombre. Quizás nunca se determine con precisión qué especie de cinodonte dio el último paso en dirección a los mamíferos, pero los paleontólogos de la Universidad Federal de Río Grande do Sul (UFRGS) y del Museo Argentino de Ciencias Naturales creen haber encontrado importantes piezas de ese rompecabezas filogenético.

Con base en el análisis de varios fragmentos fósiles de pequeños reptiles – del tamaño de un bolígrafo y similares a ratones o ardillas salvajes – rescatados en los dos últimos años en la región gaúcha de Santa María, ubicada a unos 200 kilómetros de Porto Alegre, en el centro del estado, los investigadores identificaron a dos nuevos cinodontes – que bautizaron provisoriamente como Brasiliterio y Brasilodonte – con características anatómicas como para ser los ancestros más próximos de los mamíferos primordiales. “Esos reptiles pre mamalianos de Brasil pueden constituir el grupo hermano de los mamíferos”, dice el renombrado paleontólogo argentino José Bonaparte, de 73 años, que descubrió los huesos petrificados de dos especies juntamente con investigadores del Instituto de Geociencias de la UFRGS, de la cual es investigador visitante, con beca del Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq).

“Estos animales, retirados de rocas del período Triásico Superior – con una edad geológica estimada entre 230 y 205 millones de años atrás -, no eran mamíferos, pero su evolución estaba claramente orientada en esa dirección”. Por eso recibieron nombres que remiten a ese grupo animal. Brasiliterio quiere decir “mamífero de Brasil”, mientras que el Brasilodonte tiene dientes (odon) de mamífero y sus pos-caninos, usados para triturar, forman cuatro ángulos rectos.

La mayoría de los fósiles encontrados corresponde a cráneos completos o parciales, con mandíbulas y dientes preservados. Fueron rescatados otros huesos, pero ningún esqueleto entero. Aún durante este mes, investigadores de la UFRGS y técnicos del museo argentino retornarían a la región de Santa María en busca de nuevos fósiles. Al cotejar las formas del cráneo, la mandíbula y los dientes de esos animales con los del Morganucodon – uno de los mamíferos más antiguos (de alrededor de 200 millones de años) con material fósil de buena calidad y que tenía 15 centímetros de largo y parecía un ratón salvaje -, los hallazgos gaúchos se convierten en fuertes candidatos a ser los mejores representantes del linaje de cinodontes que desembocó en los mamíferos.

“Los cinodontes de Río Grande do Sul presentan un tipo de dentición carnívoro-insectívora, sobre todo en la mandíbula, comparable con la de los primeros mamíferos”, afirma Bonaparte. El investigador cree que el Brasiliterio produjo descendientes que, algunas generaciones más tarde, pueden haber derivado tanto al mamífero primordial Morganucodon como al Brasilodonte, un animal con mayor número de características de mamífero. En otras palabras: el linaje del Brasiliterio puede haber sido un ancestro tanto de sinápsidos muy parecidos a los mamíferos como de los primeros mamíferos.

Un grupo hermano
Por ahora, los fósiles del Brasiliterio no parecen ser pasibles de análisis tan profundos como los del Brasilodonte, y los investigadores no llegan a rotular a los minicinodontes gaúchos como los padres de todos los mamíferos. En lugar de enfatizar la noción de linaje paterno y filial, prefieren un concepto más preciso desde el punto de vista científico: el de grupo hermano. Si sus teorías demuestran ser correctas, el Brasilodonte y el Brasiliterio tomarían el lugar de dos familias de pequeños cinodontes, los tritilodóntidos y los trithelodontdos (también llamados ictidosaurios), encontrados en varias partes del mundo y que disputan desde hace tiempo la primacía por ser el grupo hermano más próximo de los animales con pelo y sangre caliente.

“Nuestros hallazgos pueden ayudar a entender mejor el origen de los mamíferos y mostrar cuáles linajes de cinodontes participaron en el proceso de transición de los sinápsidos en dirección a ese tipo de animal”, comenta el paleontólogo Cesar Schultz de la UFRGS, coautor de los estudios de Bonaparte sobre los minisinápsidos pre mamalianos gaúchos. Con apariencia y dimensiones similares a las del Morganucodon, los nuevos cinodontes medían entre 9 y 15 centímetros de la cabeza a la punta de la cola, y el largo de su cráneo oscilaba entre 18 y 22 milímetros. Su peso no superaba algunas decenas de gramos. El Brasilodonte era cerca un 40% mayor que el Brasiliterio.

“Esos animales probablemente comían insectos y otros bichos menores, vivían en agujeros y tenían hábitos nocturnos”, afirma Schultz. Las patas de estos animales, que ya deberían tener el cuerpo cubierto de pelos, eran fuertes lo suficiente como para cavar madrigueras en la tierra, en las cuales se refugiaban contra los predadores, como los primeros dinosaurios y otros reptiles. Los restos de esta aún poco conocida minifauna fueron extraídos de rocas de sitios paleontológicos ubicados en los municipios gaúchos de Faxinal do Soturno y Candelária, pertenecientes a la Formación Santa María, una de las áreas de este estado brasileño con sedimentos del Triásico -un agitado período de poco más de 40 millones de años, entre 250 y 205 millones de años atrás.

El ancestro chino
Además de comparar la anatomía de los cinodontes gaúchos con el mamífero primordial Morganucodon, el grupo confrontó sus hallazgos con la morfología del mamífero chino Hadrocodium wui, que vivió hace 195 millones de años y también era similar a un ratoncito. El resultado: la dentición superior del Brasilodonte y del Brasiliterio se parece a la de ese fósil chino, que medía unos ínfimos 2 centímetros de longitud total. El sentido de la comparación surge del hecho de que, pese a que los animales del tipo del Morganucodon son considerados los primeros mamíferos, no se sabe con seguridad si sus descendientes generaron los linajes actualmente existentes. Ese origen, por lo que parece, está más probablemente relacionado con un mamífero del tipo del Hadrocodium.

Este animalito asiático, objeto de un artículo que apareció en la portada de la revista estadounidense Science de mayo del año pasado, es considerado el potencial ancestro común de los tres grupos actuales de mamíferos (un cuarto grupo, el de los multituberculados, se extinguió hace 40 millones de años): los monotremados, que ponen huevos y son representados por el ornitorrinco y por dos especies de equidna, semejante a un erizo; los marsupiales, como el gambá o zorro pelón, el canguro y el koala, que abrigan y amamantan a sus crías dentro de una bolsa de piel; y los placentarios, más numerosos, que incluyen desde los roedores hasta los elefantes, pasando por los primates, entre los cuales se encuentra el hombre.

El confrontar los nuevos fósiles gaúchos con el Hadrocodium, el ascendiente más lejano de todos los mamíferos vivos hasta ahora localizado, es un modo de averiguar si el Brasiliterio y el Brasilodonte guardarían alguna relación, empero remotísima, con los actuales animales con pelo y de sangre caliente.

Estos descubrimientos aún no han sido publicados formalmente, lo que sucederá aún durante este año. En abril de 2001, en un encuentro informal con investigadores de América del Norte realizado en el Museo de Zoología Comparada de Harvard, Bonaparte expuso algunos de los fósiles y discutió las peculiaridades y la importancia de las nuevas especies. El investigador dice que la receptividad de los colegas fue muy buena. El planteo que indica que los minicinodontes gaúchos serían los parientes de los mamíferos más cercanos conocidos puede parecer arriesgada, pero Bonaparte, que desde hace 17 años cuenta con apoyo financiero de la institución estadounidense National Geographic Society para sus trabajos de campo e investigaciones, tiene acreditaciones para defenderla.

Con más de cuatro décadas de investigación, Bonaparte es uno de los mayores especialistas en dinosaurios del mundo. Gracias a su trabajo, sobre todo en la Patagonia argentina, más de 20 especies de dinosaurios típicos del hemisferio sur fueron descubiertos, entre éstos el Amargasaurus, el Argentinosaurus (quizás el mayor del mundo, de hasta 12 metros de altura), el Saltasaurus y el Carnotaurus. Este último, un carnívoro de 3,5 metros de altura, 7,5 metros de longitud y dos cuernos, se transformó incluso en personaje del dibujo animado -en el film infantil Dinosaurio, lanzado en 2000 por Disney.

Más recientemente, sin dejar de lado a los dinosaurios, Bonaparte empezó a estudiar a los ancestros de losmamíferos, que surgieron en lamisma época de esos grandes reptiles y vivieron discretamente a la sombra de éstos durante 160 millones de años. En Argentina, encontró fósiles de pequeños sinápsidos con rasgos mamiferoides, que podrían ser caracterizados como primos más lejanos del Morganucodon. “Pero esos fósiles eran del Triásico Inferior y Medio, entre 250 y 230 millones de años atrás”, analiza. Su esperanza de encontrar cinodontes avanzados, que fueran el eslabón entre los reptiles y los mamíferos, se desplazó entonces hacia el sur de Brasil, más específicamente hacia la rocas gaúchas del Triásico Superior.

A mediados de 1997, Bonaparte llegó para trabajar al Museo de Ciencias Naturales de la Fundación Zoobotánica de Río Grande do Sul, en Porto Alegre, conocida por las investigaciones en el área paleontológica. Un año después, junto a dos investigadores de la fundación, Jorge Ferigolo y Ana Maria Ribeiro, rescató numerosos fragmentos fósiles de un nuevo cinodonte avanzado, el Riograndia guaibensis , en formaciones rocosas de Candelária, y describió al animal en un artículo publicado en 2001 en la revista británica Palaeontology.

El Riograndia, un posible ancestro del Brasiliterio y del Brasilodonte, no podría tener descendientes mamíferos. “Sus dientes son diferentes”, dice la paleontóloga Marina Bento Soares, de la UFRGS. No obstante, la localización de muchos restos petrificados de esa especie confirmó los indicios de que valía la pena explorar el suelo de Candelária y sus alrededores. “El potencial fosilífero de la región es muy grande”, comenta Ana Maria Ribeiro, que continua estudiando los pre mamíferos del Triásico gaúcho en forma paralela al trabajo de Bonaparte, actualmente llevado a cabo en la UFRGS. Incrustados y a veces aplastados en medio de los sedimentos rocosos rojizos de la Formación Santa María, los vestigios óseos de esos diminutos reptiles pre mamalianos son de difícil localización para los no avezados.

Un lugar privilegiado
La pista del hueso petrificado generalmente no pasa de ser un punto blanco – por contener calcio, que es de ese color – del tamaño de una cabeza de fósforo, en la superficie de la roca. “Estábamos acostumbrados a buscar fósiles de reptiles mayores, como dinosaurios e incluso cinodontes de mayor porte”, cuenta Cesar Schultz. “Tuvimos que aprender a observar las rocas de una manera diferente en la búsqueda de esos pequeños pre mamíferos”. Por ser el único lugar de Brasil con sedimentos que contienen fósiles de vertebrados terrestres del período Triásico – cuando surgieron tanto los dinosaurios como los mamíferos -, Río Grande do Sul es un terreno privilegiado para la prospección.

Una de las grandes dificultades para estudiar animales de épocas de transición es justamente clasificar cada fósil en una dada categoría – cinodonte o mamífero, dinosaurio o ave. Es común hallar solamente dientes o fragmentos del cráneo, de difícil identificación. Pero en el caso de los reptiles pre mamalianos gaúchos, los fósiles hallados son razonablemente abundantes y ricos en detalles. Aunque existen convenciones aceptadas para trazar la línea divisoria entre las especies, difícilmente se logre la unanimidad. “Las clasificaciones reflejan más o menos las preferencias de cada autor y son, en cierta medida, arbitrarias”, dice Schultz.

En el Triásico, la tierra firme estaba unificada en el supercontinente Pangea, cuyo centro era un inmensodesierto. El hielo de los casquetes polares se había derretido. En ese ambiente árido, hace alrededor de 230 ó 220 millones deaños, surgieron los dinosaurios, descendientes de reptiles del grupo de los tecodontes. Antes del final del Triásico, en un movimiento de renovación de la fauna casi en simultáneo con la aparición de los dinosaurios, llegarían los primeros mamíferos, cocodrilos y tortugas, además de los pterosaurios, reptiles voladores también extinguidos. A esa altura, la fauna y la flora eran muy parecidas en todos los lugares, ya que existía un solo continente. “Deben haber existido en otras partes del planeta animales semejantes a los minicinodontes de Río Grande do Sul”, comenta Bonaparte.

Y en ese mundo perdido del Triásico, hace más de 200 millones de años, los investigadores se esfuerzan para encontrar el lugar más adecuado del Brasiliterio y del Brasilodonte en el árbol evolutivo. ¿Cuán cercanos a los primeros mamíferos estarían esos reptiles que nos recuerdan a los ratones? Existen dos parámetros anatómicos en los huesos que ayudan a mostrar la distancia de un animal con relación a los mamíferos: la constitución de los dientes y de la mandíbula y la composición ósea del oído medio. Los mamíferos cambian su dentición una sola vez en la vida y tienen cuatro tipos de dientes bien definidos: incisivos para morder o roer, caninos para desgarrar y molares y premolares para masticar y triturar.

En los reptiles, la sustitución de los dientes es continua durante toda la vida y es imposible diferenciar molares y premolares. “En el Brasilodonte y en el Brasilitério, la distinción entre molares y premolares aún no es clara y el cambio de dientes parece obedecer al patrón de los reptiles”, comenta Bonaparte. Pese a ello, las cúspides (las puntas) de los caninos se asemejan a las de los mamíferos primordiales, lo que refuerza la tesis de que tenían potencial para generar, algunos linajes más adelante, alguna forma de mamífero.

El sistema auditivo muestra que estaban en camino, pero aún no eran mamíferos. Esto se debe a que en los mamíferos el oído medio, una cavidad interna llena de aire, está compuesta por tres pequeños huesos interconectados: el martillo, el yunque y el estribo. El oído medio de los cinodontes, y entre éstos el del Brasiliterio y del Brasilodonte, no tiene esos huesos. Evolutivamente, el martillo, el yunque y el estribo del oído medio de los mamíferos se constituirían a partir de huesos originalmente situados en la mandíbula y en la región de la articulación del cráneo de los reptiles ancestrales.

Los mamíferos tienen siempre únicamente un gran hueso en la mandíbula y tres en el oído medio, al tiempo que los reptiles tienen la mandíbula articulada por encima de varios huesos y el oído medio sin martillo, yunque y estribo. Los cinodontes presentan precisamente un patrón transicional entre esos dos extremos. “Cuanto menos huesos posee la mandíbula de un animal, más cercano dicho animal se encuentra de la condición de mamífero”, compara Schultz. Los fósiles gaúchos aún cargan más de un hueso en la mandíbula, denotando así su carácter de pre mamífero.

El descubrimiento gaúcho de los nuevos hermanos de los animales de sangre caliente también pone en jaque a una idea común sobre los animales que efectuaron el puente entre los cinodontes y los mamíferos: la de que se produjo una miniaturización dese grupo de reptiles antes de derivar hacia los primeros mamíferos. Basado en las evidencias de los fósiles gaúchos, Bonaparte disiente: la fauna de cinodontes, incluso antes de originar el Morganucodon y otros mamíferos primordiales, ya tenía tamaños variados, algunos con más de 1,5 metros de longitud y otros con pocos centímetros, como es el caso del Brasilodonte y del Brasiliterio.

Por lo tanto, no tuvieron que disminuir de tamaño para transformarse en mamíferos. Para éste, ocurrió algo diferente: había grandes y pequeños cinodontes, pero solamente uno de los pequeños evolucionó hacia los mamíferos. “Con los fósiles gaúchos, podremos conocer mejor ese proceso de transición”, dice Bonaparte. “Y, en muchos casos, conocer mejor implica substituir teorías.”

El tecodino de Santa María

La región de Santa María, ubicada en el centro del estado de Río Grande do Sul, no suministra únicamente fósiles interesantes de minicinodontes que pueden ayudar a explicar el origen de los mamíferos. De allí han salido otros vestigios óseos de animales extinguidos en el período Triásico, que habitaron la Tierra hace entre 250 y 205 millones de años. Un famoso fósil retirado de las rocas de esa región, por ejemplo, es el Staurikosaurus pricei, uno de los más antiguos dinosaurios ya rescatados en el mundo, cuyo esqueleto, descubierto en 1937, se expone en el Museo de Zoología Comparada de Harvard, Estados Unidos.

Más recientemente, paleontólogos de una institución estadual – el Museo de Ciencias Naturales de la Fundación Zoobotánica de Río Grande do Sul -, que en 1998 ya habían participado en el descubrimiento de los primeros minicinodontes pre mamalianos en los alrededores de Santa María, hicieron otro hallazgo instigador: encontraron un rico material fósil de un misterioso animal llamado por ahora informalmente tecodino.

¿Qué sería esa criatura? El paleontólogo Jorge Ferigolo, de la fundación, aún no sabe precisar si los huesos petrificados rescatados en el municipio de Dona Francisca – un esqueleto completo, dos cráneos enteros, dos cráneos parcialmente preservados y cuatro columnas vertebrales casi intactas, al margen de partes del esqueleto de lo que parece ser un ejemplar juvenil del enigmático animal- pertenecieron a tecodontes, ancestros de los dinosaurios, o efectivamente a dinosaurios. O, quizás, a un animal de transición entre estos dos tipos de reptiles, hipótesis que inspiró el nombre provisorio de tecodino. “Tenemos todavía que preparar a la mayoría de los fósiles – limpiar y separar los huesos petrificados incrustados en la roca – y estudiarlos cuidadosamente”, afirma Ferigolo.

Pese a que poco material ha sido preparado hasta ahora, los fragmentos fósiles limpios del tecodino refuerzan la hipótesis de que se trata de una especie híbrida, con algunas características de tecodonte y otras de dinosaurio. El misterioso animal – que vivió hace 235 millones de años y debía ser un bípedo de unos 2,5 metros de largo total – revela muchos caracteres de la columna vertebral que son más o menos típicos de los dinosaurios. Con todo, aún no ha sido posible determinar si su articulación para el fémur, en la cadera, es perforada, un rasgo característico de los dinosaurios.

El lado tecodonte del animal se manifiesta en las placas óseas que parecen haber existido debajo de su piel, más o menos como sucede hoy en día en los cocodrilos, llamadas osteodermas. Pese a que sería de esperar que presentaran esas placas óseas, por situarse evolutivamente cerca de los tecodontes, los dinosaurios más antiguos, de la edad del tecodino, aparentemente no las tenían. Las osteodermas se volverían muy comunes en los dinosaurios posteriores.

La región de Santa María es tan rica en fósiles que el gobierno de Río Grande do Sul, por medio del Programa Pró-Guaíba, que efectúa un estudio sobre el potencial de esa cuenca hidrográfica, y ya ha propuesto la creación de un parque paleontológico en los alrededores de la ciudad de Candelária. “El área elegida ya se encuentra en fase de expropiación”, dice la paleontóloga Ana Maria Ribeiro, de la fundación.

Los dinosaurios de la frontera

Un nuevo sitio arqueológico está ganando fama en Río Grande do Sul: el municipio de Santana do Livramento, en el oeste del estado, fronterizo con Uruguay. Allí, a 500 kilómetros de Porto Alegre, investigadores de la Universidad Federal de Río Grande do Sul (UFRGS) y de la Universidad del Vale do Rio dos Sinos (Unisinos) encontraron en 2001 y en enero de este año varios tipos de huellas de dinosaurio al borde de una carretera en donde se construía un terraplén. Por su formato, pertenecieron a dos formas que deben haber vivido entre 144 y 137 millones de años atrás, al final del Jurásico o al comienzo del Cretáceo, cuando los dinosaurios dominaban el escenario.

Es un tipo de rastro que llega a formar senderos, recordando a las huellas de los elefantes. Cada huella tiene 40 centímetros de diámetro en promedio. “Esas huellas deben ser de un saurópodo, un gran herbívoro de cuello largo que podía tener más de 13 metros de longitud”, dice Cesar Schultz, de la UFRGS, que estudia los vestigios recientemente descubiertos en la frontera. Otro tipo de huellas fue dejado por patas con tres dedos, que pueden haber pertenecido a dinosaurios carnívoros o al grupo herbívoro de los hadrosaurios: en cualquiera de estos casos, por el tamaño de las huellas, serían dinosaurios bípedos de alrededor de 3 metros de altura.

En Uruguay fueron hallados fósiles de peces y dinosaurios en la misma capa rocosa de la que ahora afloraron los rastros de reptiles del lado brasileño de la frontera. Por eso los investigadores harán viajes exploratorios a la región, con la esperanza de rescatar huesos de los autores de las huellas. La capa rocosa que preserva las huellas está debajo del tipo de roca que forma la arenita Botucatú, cuyo tope está datado en 134 millones de años, ya en el Cretáceo por lo tanto, pero cuya base puede remontarse también al final del Jurásico. Es posible que se trate de un bloque sedimentario de la última etapa del Jurásico o del inicio del Cretáceo, período del cual no se conocían capas en Río Grande do Sul.

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