El misterio de la rana que, millones de años después, recuperó sus dientes

La rana marsupial dentada pone en jaque la pérdida irreversible de rasgos en organismos defendida por la Ley de Dollo. ¿Cómo es posible que este anfibio haya podido evolucionar la dentadura que perdieron sus ancestros?

Por Jack Tamisiea
Publicado 11 nov 2021 12:00 CET
gastrotheca guentheri 1

La rana marsupial de Guenther tiene un juego completo de dientes, desafiando la teoría evolutiva. Este espécimen adulto, que cabe en la palma de la mano, es del Museo de Historia Natural de Florida (Estados  Unidos).

Fotografía de of Zach Randall, Florida Museum of Natural History

La rana marsupial dentada es un anfibio de aspecto extraño procedente de los bosques nublados de las laderas andinas, en Sudamérica. Al igual que otras ranas marsupiales, esta especie, conocida como Gastrotheca guentheri, no produce renacuajos que naden libremente, sino que cría a sus hijos bajo un colgajo de piel en su espalda.

Pero tiene un rasgo aún más desconcertante: posee un juego completo de dientes.

Espera. ¿Las ranas tienen dientes? Pues sí: la mayoría de las ranas tienen un pequeño número de dientes en sus mandíbulas superiores. Pero prácticamente todas las 7000 especies de ranas vivas carecen de dientes en la mandíbula inferior, excepto la rana G. guentheri.

Por desgracia, esta especie no ha sido avistada desde 1996, e incluso antes, rara vez se ha encontrado o ha podido ser estudiada. Hay muy pocos ejemplares de estos animales en las colecciones de los museos: es posible que existan menos de 30 especímenes en todo el mundo. Por lo tanto, no existen imágenes reales de los dientes.

Esta ausencia de estudio nos ha dejado en el tintero muchas preguntas pendientes, incluida una muy sencilla: ¿Qué aspecto tiene la mandíbula de esta extraña rana?

(Relacionado: Las ranas vuelven a tener dientes)

Izquierda: Arriba:

Una tomografía computarizada de las mandíbulas y los dientes de la rana marsupial dentada, la primera visión clara de las mandíbulas del animal.

Derecha: Abajo:

Una vista en detalle de los dientes de la rana.

Fotografía de CT scan by Daniel Paluh

Ante este interrogante, Daniel Paluh, herpetólogo que cursa un doctorado en la Universidad de Florida (Estados Unidos), se propuso hacer algo al respecto. Junto con sus colegas del Museo de Historia Natural de Florida, Paluh utilizó un escáner de microtecnología para examinar los cráneos de seis especímenes de G. guentheri conservados durante décadas en alcohol. Sus descubrimientos no han pasado desapercibidos.

Las imágenes y el análisis, publicados el 10 de noviembre en la revista Evolution, proporcionan la primera visión en profundidad de las mandíbulas y los dientes de la especie.

Dientes perdidos… y recuperados

El estudio también ayuda a resolver otras cuestiones. Hace unos 230 millones de años, los ancestros de las ranas modernas perdieron de forma definitiva los dientes de la mandíbula inferior. Dicho esto, surge una pregunta evidente: ¿por qué la rana marsupial dentada tiene dientes y cómo surgieron?

Para empezar, Paluh y sus colegas han demostrado que estos dientes son auténticos, y que están formados por un tejido óseo llamado dentina (recubierto de esmalte), refutando así las sugerencias de que estas estructuras eran posiblemente "pseudodientes". Los investigadores también descubrieron que estos dientes, procedentes del Museo de Historia Natural de la Universidad de Kansas (Estados Unidos), se asemejan mucho a los dientes de las mandíbulas superiores de otras ranas marsupiales, por lo que es más probable que sean auténticos.

Estos hallazgos proporcionan una prueba (aún por confirmar) que refutaría una teoría evolutiva centenaria conocida como la Ley de Irreversibilidad de Dollo (o Ley de Dollo). Acuñada por el paleontólogo belga Louis Dollo, la teoría defiende que una vez que un rasgo se pierde en un grupo de organismos, desaparece para siempre; un organismo no puede volver a evolucionar algo que su ancestro perdió, del mismo modo que los seres humanos no han vuelto a evolucionar la cola.

Aunque la lógica de la teoría parece sólida, los biólogos evolutivos han puesto pegas a la Ley de Dollo con ejemplos que van desde lagartos que vuelven a poner huevos hasta insectos palo que pierden y luego recuperan las alas.

Una ilustración de la rana marsupial dentada, que no ha sido vista por los científicos desde 1996.

Ilustrado por Gabriel Ugueto

Pero la reevolución de los dientes en la G. guentheri podría constituir el caso más singular visto hasta ahora. En 2011, el biólogo evolutivo John Wiens reconstruyó las relaciones evolutivas entre 170 especies diferentes de ranas para crear una línea cronológica entre el momento en que las ranas perdieron sus dientes inferiores, hace 230 millones de años, y el momento en que G. guentheri recuperó sus dientes. Descubrió que los dientes no se recuperaron hasta hace unos 20 millones de años, un espacio de tiempo "sin precedentes" entre la pérdida de un rasgo y su reevolución.

Wiens, que actualmente trabaja en la Universidad de Arizona (EE. UU.) y no participó en el estudio reciente, cree que G. guentheri tenía una ventaja a la hora de volver a evolucionar sus dientes: todavía contaba con una red funcional de genes para crear una dentadura a lo largo de su mandíbula superior.

(Lectura: Las ranas de dardo han evolcionado para ser inmunes a su propio veneno).

"No es que tuvieran que volver a evolucionar los dientes desde cero", dice Wiens. "Sólo se trataba de ponerlos en un lugar en el que no habían estado en 200 millones de años".

Ese proceso habría sido probablemente imposible en otros anfibios saltarines, como los sapos, que carecen completamente de dientes. John Abramyan, biólogo de la Universidad de Michigan-Dearborn (Estados Unidos) que tampoco participó en el estudio, investigó recientemente los genes que codifican el esmalte en los sapos, que perdieron completamente sus dientes hace unos 60 millones de años. Descubrió que los genes habían degenerado esencialmente en pseudogenes durante millones de años.

"En esencia, estos genes no tienen ninguna labor" y no son funcionales, dice Abramyan. "[Pero] como la mayoría de las ranas siguen produciendo dientes en sus mandíbulas superiores, teóricamente tienen todas las herramientas para hacer un diente funcional, por lo que es un salto evolutivo menor".

Un rompecabezas evolutivo

Sin embargo, esto no nos da pistas acerca de cómo o por qué esta especie recuperó sus dientes inferiores, aunque la dieta ciertamente juega un papel importante, asegura Paluh. Al ser la principal herramienta que utilizan los animales para morder y masticar su comida, los dientes suelen estar moldeados por lo que hay en el menú. Paluh cree que la predilección de la mayoría de las ranas por los insectos pequeños (y el uso de lenguas pegajosas para enganchar a sus presas) hizo que los dientes fueran menos importantes para algunas especies. Sin embargo, la G. guentheri posee un apetito saludable y en su menú habitual se incluyen presas tan grandes como los lagartos y otras ranas. Cuando va en busca de caza mayor, puede ser útil tener dientes inferiores para asegurar las presas que se le resisten.

Pero si los dientes han evolucionado para ayudar a la rana marsupial dentada a engullir presas más grandes, ¿por qué no han experimentado una transformación similar los dientes de otras ranas carnívoras? Algunas ranas, como las voluminosas ranas "Pacman" de América del Sur, tienen colmillos dentados a lo largo de sus mandíbulas inferiores para asegurar sus presas. Pero estos colmillos son pseudodientes, extensiones óseas de la mandíbula que carecen de dentina y esmalte.

Según Alexa Sadier, bióloga evolutiva de la Universidad de California-Los Ángeles (Estados Unidos), quizás podamos encontrar algunas respuestas en el estudio de los embriones de la rana arborícola. Aunque Sadier explora principalmente la evolución de los dientes de los murciélagos, recientemente ha estado resvisando varios casos en los que los rasgos perdidos permanecieron en las primeras etapas del desarrollo de una criatura. Cree que comparar el desarrollo de la G. guentheri con los embriones de otras especies de ranas podría ayudar a comprender cómo y cuándo los genes activan o desactivan la formación de los dientes.

Sadier cree que, si los investigadores escanean los embriones, se encontrarán más pruebas de dientes que desaparecen durante el desarrollo, así como del cableado genético que los acompaña.

Paluh también tiene la esperanza de poder realizar algún estudio genético sobre el desarrollo de la rana, pero, por desgracia, el uso de embriones frescos no es una opción realista: no se han visto especímenes vivos de G. guentheri en la naturaleza desde 1996, ni siquiera en las húmedas estribaciones volcánicas de la Reserva Ecológica Cotacachi Cayapas de Ecuador, donde una vez prosperaron. Aunque se sabe poco sobre ellos, su número ha disminuido a medida que la agricultura y la tala han ido devastando los bosques nublados de Ecuador y Colombia. Algunos temen que la especie esté ya extinguida.

Sin embargo, el redescubrimiento repentino de una rana presuntamente extinta no es algo sin precedentes. En 2018, por ejemplo, los investigadores encontraron la rana marsupial cornuda (Gastrotheca cornuta) después de no haber visto una durante 13 años en los mismos bosques nublados ecuatorianos donde una vez se observó a la G. guentheri.

Paluh espera que la rana marsupial dentada también reaparezca, sobre todo porque las muestras vivas de este anfibio serán cruciales para conocer mejor el origen de sus dientes y resolver este enigma evolutivo.

Este artículo se publicó originalmente en inglés en nationalgeographic.com.

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