El descubrimiento liderado en Tarragona de cómo nadaban los peces hace millones de años

Una investigación coliderada por la URV ha revelado cómo nadaban los primeros vertebrados marinos, como los ostracodermos, y los mecanismos hidrodinámicos que les permitieron ser los primeros vertebrados en ascender más allá del fondo marino —colonizando la llamada columna de agua— mucho antes de lo que, hasta ahora, se creía.

Tras exponer modelos fabricados en 3D de estos peces extintos a corrientes de agua, Francisco Huera-Huarte, investigador del Departamento de Ingeniería Mecánica, junto con biólogos de la Universidad de Valencia y de la Universidad de la República (Uruguay), han determinado que, a pesar de su morfología, eran unos nadadores lo suficientemente hábiles para ocupar estratos más cercanos a la superficie. Los resultados del estudio implican un cambio en la concepción que se tenía sobre los primeros vertebrados marinos y ayudan a entender cómo evolucionaron para, a la larga, vivir fuera del agua.

El devoniano es el período geológico en el que aparecen los primeros insectos y cuando los vertebrados, que habitaban el mar, comienzan a desarrollar extremidades. En tierra firme, algunas plantas desarrollan tejidos leñosos y la habilidad de reproducirse mediante semillas, lo que dio lugar a los primeros bosques de la Tierra. Los ecosistemas oceánicos, poblados por briozoos, braquiópodos, corales y trilobites, propiciaron la aparición de los primeros vertebrados, entre los cuales había unos peces llamados ostracodermos.

Tradicionalmente, la literatura científica ha descrito los peces de esta clase como nadadores torpes que se limitaban a reptar por el fondo marino, debido a la configuración de su esqueleto. Y es que los ostracodermos —nombre derivado del griego «piel de caparazón»— presentaban un exoesqueleto rígido que cubría la parte delantera de su cuerpo, limitando su movilidad. Estos animales, ya extintos, no disponían de mandíbula, ni tenían otra aleta que no fuera la caudal, es decir, su propia cola.

Hacía tiempo que investigadores de todo el mundo sospechaban que los ostracodermos habían tenido un papel destacado en la colonización de la columna de agua de la zona pelágica marina o, dicho de otra forma, aquellas partes del mar que no se encuentran sobre una plataforma continental, mar adentro.

Sin embargo, los mecanismos natatorios que debían haber utilizado para expandir su hábitat del fondo marino a estratos menos profundos no estaban claros. De hecho, los biólogos atribuían la colonización de la columna de agua a peces más modernos.

“En cuanto vi un ostracodermo pensé que podía nadar muy bien”, confiesa Francisco Huera. Huera no es biólogo, sino que estudia la dinámica de fluidos, es decir, cómo se comporta el aire o el agua bajo una serie de condiciones, como las que se dan en el vuelo de un avión, en el funcionamiento de un aerogenerador o en el comportamiento de los peces cuando nadan. El equipo investigador ha trabajado con modelos a escala real construidos a partir de restos fósiles de ostracodermos para determinar hasta qué punto su morfología les permitía ascender más allá del fondo marino.

En el canal de agua del Grupo de investigación Laboratorio de Interacción Fluido-Estructura (LIFE) de la URV, Huera expuso los modelos a corrientes de agua y pudo determinar el comportamiento hidrodinámico de los animales prehistóricos. De este modo, han demostrado que, aunque los ostracodermos carecían de aletas, disponían de un sistema de control bastante sofisticado, que les permitía nadar de una forma nada primitiva: “Funcionan como un ala delta; la forma de la cabeza genera vorticidad —una corriente rotatoria en espiral—, que ejerce una fuerza de sustentación adicional.

Ese mismo mecanismo es el que explotan algunos de los aviones más avanzados”, explica Huera. Los investigadores han reconstruido la forma más probable en que, estos peces, debían de nadar: “aleteaban con la aleta caudal, en ráfagas, e inclinaban la cabeza para generar más o menos sustentación”.

La colonización de la columna de agua de la zona pelágica representa una de las transiciones más importantes en la evolución de la vida en la Tierra. Los resultados de la investigación identifican y explican los mecanismos mediante los cuales los primeros peces lograron expandir su hábitat a esta zona y demuestran que sucedió mucho antes de lo que se pensaba, durante la transición entre el período silúrico y el devoniano, hace más de 400 millones de años.

Este nuevo descubrimiento implica un cambio en la concepción que se tenía sobre los primeros vertebrados marinos y ayuda a entender cómo los vertebrados evolucionaron para, a la larga, vivir fuera del agua.