liudmila_selyaninova / shutterstock

Un dofí, un salmó i un llop marí no s'assemblen en quasi res quan s'observa la seua pell. El salmó està cobert d'escates superposades i mucositat. El dofí té una pell llisa, pràcticament sense pèl. El llop marí, en canvi, conserva un dels pelatges més densos del regne animal. Els tres són vertebrats aquàtics. Les diferències no són anecdòtiques: revelen una regla bàsica de l'evolució que sol sorprendre, fins i tot, als qui creuen entendre-la bé.

La resposta està en centenars de milions d'anys d'història evolutiva i mostra com un mateix problema –protegir i aïllar el cos– pot resoldre's de formes radicalment distintes segons el punt de partida evolutiu.

Els peixos tenen escates perquè mai van necessitar pèl

El pèl és un tret distintiu dels mamífers. Va evolucionar una sola vegada, en el llinatge dels sinápsidos, el grup de amniotas que inclou a tots els mamífers i els seus avantpassats, que es va originar fa més de 300 milions d'anys. Però el llinatge és una cosa i el tret és una altra: els fòssils més antics que suggerixen la presència de pèl daten de fa uns 250 milions d'anys, a partir de femta fossilitzada –copròlits– de terápsidos trobats a Rússia. I les primeres impressions clares de pelatge corresponen a mamífers del Juràsic, fa uns 165 milions d'anys.

El que sí que sabem amb certesa és que el pèl ja estava plenament establit quan els tres grans llinatges de mamífers actuals (monotremes, marsupials i placentaris) van divergir.

Els peixos es van separar del llinatge que donaria origen als vertebrats terrestres fa uns 375–400 milions d'anys, molt abans que apareguera el pèl. No ho van perdre: mai ho van tindre. En el seu lloc, van desenrotllar escates, estructures dures incrustades en la pell que proporcionen protecció mecànica sense comprometre la mobilitat.

Les escates dels peixos no són equivalents a tomb dels mamífers, ni tan sols a les escates dels rèptils. Compartixen el nom, però no l'origen, ni l'estructura. En els peixos, estes cobertes formen part de la dermis i tenen una base mineralizada d'os, dentina o substàncies similars a l'esmalt. En els rèptils, les cobertes externes deriven de l'epidermis i estan formades per queratina.

Existixen diferents tipus d'escates en els peixos, adaptades a funcions diferents. Un exemple cridaner és el de taurons i ratlles, les escates de les quals placoideas –xicotetes estructures similars a dents– reduïxen la resistència hidrodinàmica amb tal eficàcia que han inspirat dissenys industrials. Mentres, en els peixos ossis, les escates són fines, flexibles i superposades, compostes principalment de un teixit ric en col·lagen, anomenat elasmodina, recobert per una capa òssia.

A això es suma la mucositat que recobrix la pell dels peixos. La seua capa viscosa no és un simple lubrificant: reduïx la fricció, dificulta l'entrada de patògens i ajuda a regular l'intercanvi de sals amb l'entorn aquàtic. És una solució evolutiva completament independent a problemes que els mamífers, en terra, van resoldre d'una altra manera.

El pèl és per a la vida terrestre

Quan els vertebrats van colonitzar la terra ferma, les regles físiques van canviar. L'aigua conduïx la calor unes 25 vegades millor que l'aire, de manera que atrapar una fina capa d'aire al costat de la pell es va convertir en un avantatge enorme. Això és exactament el que fa el pèl.

El pelatge funciona com a aïllant perquè manté aire immòbil prop del cos, reduint la pèrdua de calor. A més, protegix de la radiació solar, de l'abrasió i dels paràsits i, en alguns casos, complix funcions sensorials molt precises: les vibrisas de les foques, per exemple, poden detectar el rastre hidrodinàmic d'un peix que va passar segons abans.

Tots els mamífers tenen pèl en algun moment del seu desenrotllament. Fins i tot les balenes formen fol·licles pilosos durant la gestació. El pèl no és un accessori: és una sinapomorfía –un caràcter derivat compartit– que definix al grup sencer.

Tornar a la mar va plantejar un dilema

Després de la desaparició dels grans rèptils marins fa uns 66 milions d'anys, els oceans oferien nínxols ecològics que diversos llinatges de mamífers acabarien ocupant, encara que la relació causal exacta entre aquella extinció i la radiació de mamífers marins continua sent objecte de debat.

A partir del registre fòssil i les reconstruccions filogenètiques, els científics inferixen</> que alguns mamífers terrestres que vivien prop de costes, rius i estuaris van començar a explotar recursos aquàtics. El procés va ser gradual i va ocórrer diverses vegades de manera independent: els llinatges que donarien lloc a balenes i dofins ho van iniciar fa uns 50 milions d'anys, els manatins poc després i les foques més tard. Els fòssils més antics de pinnípedos daten del Oligoceno tardà, fa uns 27–30 milions d'anys.

En terra, el pelatge funciona perquè atrapa aire. En l'aigua, eixa capa d'aire es comprimix i perd eficàcia. La conductivitat tèrmica del pelatge mullat i comprimit s'aproxima a la de l'aigua mateixa, mentres que el greix subcutani no es comprimix i manté la seua capacitat aïllant, fins i tot a grans profunditats. A més, suavitza el contorn del cos i reduïx el gasto energètic en nadar.

Així que la selecció natural no «va triar» entre pèl i greix. Simplement, va afavorir, generació rere generació, allò que funcionava millor en un entorn aquàtic. Com més gran era el temps passat sota l'aigua, major era l'avantatge de substituir el pèl per una gruixuda capa de greix.

Les balenes van completar la transició

Els cetacis representen l'extrem d'este procés. Al llarg de milions d'anys, van perdre quasi tot el seu pèl, conservant a penes alguns fol·licles al voltant del musell. En algunes espècies, com les balenes boreals, estes estructures semblen haver-se reutilitzat com a sensors del moviment de l'aigua.

El rastre d'esta transformació queda escrit en el genoma. La taxa de pèrdua de gens de queratina capil·lar en cetacis supera significativament la taxa basal en altres mamífers. Molts gens que abans produïen proteïnes del pèl han quedat inactius, convertits en fòssils moleculars. Ja no hi havia pressió selectiva per a mantindre'ls i l'evolució els va deixar degradar-se.

En altres mamífers aquàtics, com a manatins i hipopòtams, s'observen processos similars. Este fenomen es coneix com evolució convergent: llinatges no emparentats que, davant pressions ambientals similars, arriben de manera independent a solucions semblants. La pèrdua del pèl no va ocórrer una sola vegada, sinó repetidament, cada vegada que un llinatge de mamífers va tornar a l'aigua.

Les foques estan a mig camí

Els pinnípedos il·lustren una situació intermèdia. Continuen depenent de la terra per a reproduir-se i descansar, i el seu aïllament tèrmic reflectix eixa doble vida.

Els llops marins conserven un subpelaje extremadament dens –els ossos marins ártícos, per exemple, tenen aproximadament 300 000 pèls per polzada quadrada, entre els pelatges més densos de qualsevol pinnípedo–. Les foques verdaderes, en canvi, depenen molt més del greix subcutani: en elefants marins, la capa de greix pot superar els 15 centímetres de gruix. La transició evolutiva del pèl al greix en pinnípedos seguix un gradient clar, amb els otarios en l'extrem dominat pel pèl i els fócidos en l'extrem dominat pel greix. Com més gran és el compromís amb la vida aquàtica, menor és la dependència del pèl.

No és una escala de «millor» a «pitjor», sinó d'ajust progressiu a condicions físiques distintes.

L'evolució no planifica

Peixos, foques i balenes viuen en l'aigua, però les seues cobertes corporals no són variacions d'un mateix disseny. Les escates i la mucositat dels peixos van evolucionar en l'aigua i mai van deixar de ser eficaces. El pèl va aparéixer en terra i no funcionava bé en tornar a la mar. El greix subcutani va ser l'alternativa que millor funcionava amb els materials disponibles.

No és una línia recta ni una millora progressiva. Són històries evolutives diferents que confluïxen en un mateix entorn, sense compartir les mateixes solucions.

Això ens porta a una idea clau de la biologia evolutiva: l'evolució no anticipa, no optimitza i no redissenya des de zero. Treballa amb el que ja existix. Els peixos mai “van necessitar” pèl. Els mamífers no van recuperar escates en tornar a la mar. La selecció natural no busca la solució ideal, sinó la que funciona prou bé.

Les foques seguixen a mig camí. Les balenes han arribat quasi al final. Els peixos mai van emprendre eixe viatge. Tres maneres de viure en l'aigua, tres pells distintes i una mateixa lliçó incòmoda: en evolució, la història importa tant com l'entorn.

Antonio Figueras Horta, Professor d'investigació del Consell Superior d'Investigacions Científiques, Institut d'Investigacions Marines (IIM-CSIC)

Este article va ser publicat originalment en The Conversation. Llija el original.

*Ho pots llegir perqué som Creative Commons