Tercer Milenio

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El tamaño importa: longevidad, fecundidad y salud varían en animales grandes y pequeños

Investigan si existe alguna relación entre las dimensiones de una especie y su longevidad o la posibilidad de desarrollar un cáncer. 

Una ballena azul, el animal más grande (y más pesado) que jamás ha existido, sale a la superficie para respirar.
Una ballena azul, el animal más grande (y más pesado) que jamás ha existido, sale a la superficie para respirar.
U.S. National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA)

¿Por qué los dinosaurios tenían unas proporciones tan desmesuradas? Y la ballena azul, ¿cómo ha llegado a ser el animal más grande que jamás haya existido? ¿Qué implica para un animal tener un cuerpo de grandes dimensiones?

Para entender por qué en algunos casos la evolución ha favorecido el desarrollo de un tamaño corporal tan grande, biólogos de la Universidad Estatal de Campinas, en Brasil, han estudiado el ADN de varias especies de ballenas en busca de cambios genéticos que, a lo largo del tiempo, habrían contribuido a su colosal tamaño. Los resultados del trabajo han sido publicados recientemente en la revista ‘Scientific Reports’.

Los biólogos han estudiado nueve genes: cinco de ellos relacionados con la vía de la hormona del crecimiento y del factor de crecimiento insulínico, y otros cuatro que ya se habían relacionado previamente con el tamaño corporal en animales evolutivamente cercanos a los cetáceos, como los cerdos, las vacas y las ovejas. 

Comparando estos nueve genes en 19 especies de ballenas de distintos tamaños, los investigadores han identificado cambios en el ADN en cuatro de ellos que estarían relacionados con el aumento de tamaño corporal en los cetáceos. 

Según la investigadora principal del estudio, Mariana Nery, los resultados no son la prueba definitiva del papel de estos genes en el aumento de tamaño de las ballenas, sino solo un primer paso para establecer su contribución. 

En el estudio se han comparado las regiones codificantes –las que contienen información para la fabricación de proteínas– de unos pocos genes y, en futuras investigaciones, el mismo equipo quiere ampliar su estudio a las regiones reguladoras, que controlan la actividad de estos, y también comparar genomas enteros para encontrar nuevos genes responsables del gigantismo de las ballenas.

Gigantes marinos

El gigantismo se produce cuando a lo largo de la evolución de un grupo de animales estos desarrollan un gran tamaño a partir de ancestros de menor talla. Los científicos se han interesado por este fenómeno porque se relaciona con otras características de la vida de un animal como su longevidad, fecundidad y salud.

Las ballenas son un buen ejemplo de gigantismo. Estos cetáceos no siempre tuvieron un gran tamaño. Las ‘primeras ballenas’ se originaron hace 50 millones de años a partir de mamíferos terrestres. Eran de las dimensiones de un lobo –menos de 3 metros de largo– y todavía tenían cuatro patas. En las primeras fases de su evolución, perdieron las patas traseras, desarrollaron cola y adoptaron formas cada vez más aerodinámicas y mejor adaptadas al medio acuático.

En el agua, liberadas de las restricciones que impone la gravedad, las ballenas fueron aumentando progresivamente de tamaño hasta alcanzar auténticos récords. Factores como la gran cantidad de alimento que encontraron en los océanos prehistóricos y la temperatura relativamente constante del agua –que les permitió invertir menos energía en regular la temperatura corporal para destinarla al crecimiento– facilitaron el aumento de tamaño.

También la abundancia de hábitats marinos en los que poder explorar distintas adaptaciones evolutivas. Por ejemplo, los cetáceos dentados, entre los que se encuentran los cachalotes y las orcas, habrían desarrollado grandes cuerpos gracias a su capacidad de buceo y de localizar sus presas con potentes biosónares, mientras que el gigantismo de las ballenas barbadas se relacionaría con su gran eficiencia para explotar presas de pequeñas dimensiones, como bancos enteros de peces o grandes cantidades de zooplancton.

Los animales más grandes

Entre los cetáceos se encuentra el animal más grande que jamás haya existido, la ballena azul, que puede alcanzar 30 metros de longitud y pesar hasta 190 toneladas. Y el resto de posiciones en la lista de los diez animales más pesados también las ocupan ballenas. En tierra, el mayor animal vivo es el elefante africano de sabana, que alcanza las 10 toneladas de peso. Y entre los animales prehistóricos extintos, el más grande conocido sería el Argentinosaurus, un dinosaurio saurópodo de más de 30 metros de longitud y hasta 90 toneladas.

Sin embargo, desde un punto de vista evolutivo, no está claro por qué la selección natural favorece en algunos casos el desarrollo de un gran tamaño corporal, puesto que las grandes dimensiones de un animal pueden acarrear también consecuencias negativas. Entre ellas, una menor tasa de reproducción o una mayor probabilidad de desarrollar un cáncer.

Enanismo y gigantismo en las islas

En las islas, aisladas de su población original en el continente y con un espacio limitado, distintos animales han evolucionado paulatinamente hacia formas de menor tamaño. Este fenómeno se conoce como enanismo insular y se relaciona con factores ambientales como la menor disponibilidad de alimento o la ausencia de depredadores. En las islas también se produce el fenómeno opuesto (el gigantismo insular) cuando los recursos son abundantes y tampoco hay depredadores o competidores.

Europasaurus, un ejemplo de enanismo insular entre los dinosaurios, resultante del aislamiento de una población de saurópodos en una isla dentro de la cuenca de Baja Sajonia. Los saurópodos, dinosaurios herbívoros de largos cuellos, incluyen a los animales terrestres más grandes que jamás hayan vivido en el planeta, entre los que se encuentra el Argentinosaurus.
Europasaurus, un ejemplo de enanismo insular entre los dinosaurios, resultante del aislamiento de una población de saurópodos en una isla dentro de la cuenca de Baja Sajonia. Los saurópodos, dinosaurios herbívoros de largos cuellos, incluyen a los animales terrestres más grandes que jamás hayan vivido en el planeta, entre los que se encuentra el Argentinosaurus.
Nils Knötschke

Los restos de distintas especies de elefantes pigmeos han sido localizados en islas del sudeste asiático y de Indonesia. También en islas del Mediterráneo hay ejemplos de hipopótamos pigmeos y de elefantes, mamuts y bóvidos enanos, como el Myotragus en las Baleares.

En el otro extremo, entre los ejemplos de gigantismo insular, destacan especies en la actualidad extintas como el dodo de la isla Mauricio, las moas de Nueva Zelanda, o las 17 especies de lémures gigantes de Madagascar, todas ellas desaparecidas con la llegada del ser humano a estas islas. Otros gigantes más temibles tuvieron mejor suerte; es el caso del dragón de Komodo.

Esquema que representa el tamaño de cuatro especies de moa, un ejemplo de gigantismo insular, en relación con los humanos: 1. Dinornis novaezelandiae (3 m). 2. Emeus crassus (1.8 m). 3. Anomalopteryx didiformis (1.3 m). 4. Dinornis robustus (3.6 m).
Esquema que representa el tamaño de cuatro especies de moa, un ejemplo de gigantismo insular, en relación con los humanos: 1. Dinornis novaezelandiae (3 m). 2. Emeus crassus (1.8 m). 3. Anomalopteryx didiformis (1.3 m). 4. Dinornis robustus (3.6 m).
Conty

Ratas gigantes en Canarias

Y más cerca encontramos especies gigantes ya extinguidas de musarañas y de roedores en las Baleares, y de ratas gigantes en Tenerife y Gran Canaria, que desaparecieron con la llegada de los guanches.

Por último, un ejemplo interesante de enanismo insular lo encontramos en la isla de Flores en Indonesia. En 2003, en la cueva de Liang Bua se descubrieron los restos de Homo floresiensis, un hominino con una edad estimada entre 60.000 y 100.000 años, y un tamaño sorprendentemente pequeño teniendo en cuenta su datación. El hombre de Flores medía apenas un metro de altura y, por ello, inmediatamente fue apodado por la prensa como ‘el hobbit’. Coexistió en el planeta Tierra con nuestra especie y, posiblemente se originó a partir de la especie Homo erectus, que llegó a la isla hace unos 800.000 años y cuya altura era parecida a la de los humanos actuales. En 2007, en la isla de Luzón, en Filipinas, se descubrió otro humano arcaico (Homo luzonensis) que si se confirmase, podría ser un nuevo ejemplo de enanismo insular en el género Homo.

En la isla de Flores también se han encontrado restos de elefantes enanos (una especie de Stegodon), presumiblemente cazados por el hombre de Flores con herramientas localizadas también en Liang Bua. Tanto los Stegodon como H. floresiensis desaparecieron hace unos 50.000 años, coincidiendo con la llegada de nuestra especie a la región.

Curiosamente, los habitantes actuales de Flores incluyen una población pigmea que vive en el pueblo de Rampasasa, cerca de la cueva de Liang Bua donde se descubrieron los fósiles de H. floresiensis. No obstante, un estudio genético determinó que su ascendencia se encuentra en poblaciones ancestrales de Oceanía Cercana y, por lo tanto, en Flores se habría producido un segundo fenómeno independiente de enanismo insular en humanos.

El enanismo y el gigantismo insular son ejemplos de cómo el ambiente puede moldear el tamaño y las adaptaciones de las especies a lo largo del tiempo, y proporcionan información relevante sobre la influencia del aislamiento, la disponibilidad de recursos y otros factores ambientales en la evolución de las especies.

Los pequeños viven menos

En general los animales pequeños tienden a vivir menos años que los animales de gran tamaño. Esta relación positiva entre el tamaño corporal y la longevidad de una especie es más aparente en los mamíferos, en los que encontramos gigantes como la ballena de Groenlandia, que puede vivir más de 200 años, y pequeñas criaturas como el ratón común o la musaraña que apenas viven entre uno y dos años.

Una de las teorías que explican la relación entre tamaño y longevidad establece que los años de vida de una especie están determinados por su tasa metabólica, es decir la velocidad a la que quema energía.

Las especies de mayor tamaño viven más años en parte quizás debido a que tienen un metabolismo aeróbico más lento y, en consecuencia, sus mitocondrias producen menos especies reactivas de oxígeno como los radicales libres. Estas se forman de manera natural como subproductos del metabolismo y, aunque las células son capaces de protegerse de ellas, pueden causar daños irreversibles en el ADN y modificar otras moléculas impidiendo su correcta función. La acumulación con el tiempo de estos daños sería en parte responsable del envejecimiento.

Sin embargo, investigaciones recientes han cuestionado esta idea y sugieren que otros factores como la genética o factores ambientales, como el acceso al alimento y la capacidad de escapar de los depredadores, también desempeñan un papel determinante en la longevidad. Este sería el caso de los primates, incluidos los humanos, que viven entre dos y cuatro veces más de lo esperado para su tamaño corporal y tasa metabólica.

En este sentido, el estudio de los genomas de dos especies de tortugas gigantes ha relacionado genes que intervienen en la regulación del metabolismo y en la respuesta inmunitaria con la longevidad de estos animales.

Tamaño y cáncer: la paradoja de Peto

El riesgo de cáncer debería aumentar con el tamaño y la longevidad de una especie. Los animales grandes tienen más células y generalmente viven más años. Y, por tanto, teóricamente había más oportunidades para que se produjeran mutaciones que causan cáncer y más tiempo para que estas se acumulasen.

No obstante, grandes animales como los elefantes, las ballenas o las tortugas desafían esta regla, y esto se conoce como la paradoja de Peto. Todos estos animales tienen un metabolismo más lento y una menor tasa de división celular que otras especies. De modo que en sus células se producen menos radicales libres y hay menos estrés oxidativo, y se reduce así el daño en el ADN y el riesgo de cáncer. 

También han desarrollado mecanismos anticáncer particulares, por ejemplo, para mantener la longitud de los telómeros, unas secuencias que protegen los extremos de los cromosomas y que están relacionadas con el envejecimiento y el cáncer. Y sistemas inmunitarios y defensas frente al estrés oxidativo que les ayudan a prevenir y luchar contra las células tumorales.

Los elefantes, por ejemplo, tienen un mayor número de genes implicados en mecanismos de reparación del ADN y de supresión de tumores. Como el gen P53, del que presentan 20 copias, que codifica una proteína que protege del cáncer al detectar el ADN dañado. P53 detiene el crecimiento de la célula para permitir que se repare el ADN o, si eso no es posible, desencadena su muerte.

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