Transformaciones filogenéticas de las funciones de los órganos

Principios de la aparición de nuevos órganos

La aparición de estructuras fundamentalmente nuevas en el curso de la filogenia se basa en el principio de diferenciación. Sin embargo, este mecanismo no funciona «desde cero». La condición básica para la formación de un nuevo órgano es la multifuncionalidad de las estructuras anatómicas existentes. Si un órgano es capaz de realizar múltiples tareas desde el principio, en el curso de la evolución puede desarrollarse en nuevas direcciones, lo que en última instancia conduce a cambios globales en su funcionamiento.

Cambio y expansión de funciones

Estos dos mecanismos demuestran cómo cambia la jerarquía de tareas dentro de una misma estructura:

1. El cambio de función se caracteriza por la pérdida de la importancia biológica de la tarea principal del órgano. Al mismo tiempo, pasa a primer plano una función que antes era meramente secundaria. Este proceso siempre va acompañado de una reorganización morfológica.

Ejemplos:

• La transición de los antecesores de los vertebrados hacia el aparato mandibular provocó que las escamas placoideas se transformaran en dientes verdaderos.
• La vejiga natatoria, característica de los peces sarcopterigios, evolucionó hacia los pulmones, un órgano para la respiración de aire atmosférico.
• El surgimiento de las glándulas mamarias en los mamíferos. Son homólogas a las glándulas sudoríparas comunes. Los antecesores de los mamíferos (al igual que los monotremas actuales que ponen huevos, como el ornitorrinco y el equidna) presentaban acumulaciones focales de glándulas sudoríparas cuya función cambió radicalmente con el tiempo.

1. La expansión de funciones implica que el órgano conserva sus tareas originales, pero adquiere otras adicionales, aumentando su repertorio funcional.

Ejemplo: La extremidad anterior humana (el brazo). Al principio servía exclusivamente para la locomoción. Durante la evolución, a esto se le añadió la capacidad de agarrar objetos y, en última instancia, la extremidad se convirtió en un órgano complejo de trabajo.

Intensificación y activación

Las transformaciones pueden referirse al grado de intensidad del trabajo del órgano y a su paso de un estado pasivo a uno activo.

• Intensificación de las funciones. Se produce debido a un aumento significativo en el número de unidades funcionales principales. Visualmente, esto se manifiesta a menudo en el crecimiento del tamaño del órgano y una profunda reorganización de sus tejidos a nivel histológico. Ejemplos clásicos: el desarrollo evolutivo del prosencéfalo en los vertebrados y la complejización de las glándulas mamarias mediante el incremento en el número de sus lóbulos.

• Activación de las funciones. En este caso, los órganos que antes eran estructuras pasivas se convierten en elementos activos. Un claro ejemplo es la formación de músculos antagonistas en las extremidades de los tetrápodos y los humanos (por ejemplo, los músculos del muslo y los isquiotibiales). Esto permitió crear un aparato activo completo de flexión y extensión.

Sustitución

La sustitución representa una vía radical de evolución en la que un órgano cede por completo su lugar a otro. La nueva estructura asume las funciones del precursor.

¿Qué le ocurre al viejo órgano? O desaparece sin dejar rastro en el proceso de filogenia, o se reduce a un estado vestigial.

Ejemplos clásicos de sustitución:

• Función de soporte: la notocorda primaria es reemplazada por una columna vertebral más compleja.
• Sistema excretor: en los vertebrados, el pronefros cede su lugar con el tiempo al mesonefros.

Significado clínico: alteración del desarrollo embrionario

El estudio de los mecanismos filogenéticos ayuda a comprender la naturaleza de las patologías graves del desarrollo cerebral, en particular, los trastornos de la migración neuronal.

Una anomalía extremadamente rara de este tipo es la heterotopia periventricular (nodular) (PNH).

La esencia de la patología radica en que, durante el proceso de formación del sistema nervioso, los islotes de células de sustancia gris no alcanzan la corteza. Se detienen en el espesor de las fibras blancas, localizándose justo debajo de la epéndima (cerca de los ventrículos). A pesar de una anomalía tan grave, la inteligencia de estos pacientes puede mantenerse en un nivel alto, pero a menudo se manifiestan dificultades muy específicas, como problemas en el aprendizaje de la lectura.

Preguntas de clases y exámenes

Qué más repasar sobre el tema

• Relación morfológica entre las escamas placoideas y los dientes de los gnatostomados
• Histogénesis y filogénesis de las glándulas mamarias y sudoríparas
• Evolución del sistema excretor: cambio de los tipos de riñones en los vertebrados
• Mecanismos de la migración neuronal y patogenia de la heterotopia de sustancia gris

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