¿Garras gigantes y astas extravagantes? Gracias a la carrera sexual de armas

En el vasto arsenal de armamento animal, los dispositivos más exagerados, elaborados y diversos, como los colmillos, las garras y las astas, no han sido moldeados por la necesidad de defenderse de los feroces depredadores. Más bien, estas formas impresionantes son impulsadas por el sexo.

"Todo el mundo entiende a nivel intestinal que generalmente los hombres tienen exhibiciones llamativas o armas como colmillos y astas", dice Doug Emlen, un experto en armas animales de la Universidad de Montana en Missoula. Los biólogos dicen que estas formas fantásticas, desde los colmillos gigantes y curvados de mamuts lanudos hasta las fauces de pesadilla de los escarabajos ciervos, evolucionaron para evitar la competencia de los machos rivales e impresionar a las hembras.

Ejemplos de tales armas sexualmente seleccionadas abundan en todo el reino animal en insectos, peces, crustáceos, reptiles y mamíferos tan variados como narval, rinoceronte y alce. Incluso especies extintas como los trilobites y los dinosaurios lucían elaboradas proyecciones. El número y la variedad de ejemplos argumentan que la evolución se ha convertido en armamento una y otra vez en la carrera para reproducirse con éxito.

Es un tema tan común que Emlen tuvo que persuadir a sus editores para que incluyeran siete dibujos lineales detallados de página completa en una encuesta sobre las armas de la naturaleza que escribió para la Revisión Anual de Ecología, Evolución y Sistemática de 2008, con más de 280 ejemplos de puntas fantásticas, cuernos, astas, pinzas, colmillos, garras, mandíbulas extendidas, sierras y lanzas. La ilustración de arriba ofrece un sabor.

Los científicos aún debaten el grado en que la elección femenina juega un papel en la configuración del estilo de las armas y todavía están tratando de descubrir qué factores impulsan la diversidad de formas de armas que se ven incluso entre especies estrechamente relacionadas. Pero está claro que la variedad salvaje de armas evolucionó para ayudar al apareamiento exitoso.

Al igual que las estructuras, los tipos de combate varían mucho. Los escarabajos rinocerontes, llamados así por sus cuernos con aspecto de rinoceronte, protegen el acceso a los exudados de savia de los árboles de los que se alimentan las hembras antes de poner huevos. Los machos rivales se miden entre sí, y si los tamaños de sus cuernos coinciden de manera similar, se produce un enfrentamiento y cada uno usa sus cuernos para tratar de voltear, hacer palanca y arrojar a su rival de la rama del árbol.

La mayoría de las especies de cangrejos violinistas machos protegen sus madrigueras, donde se produce el apareamiento. Los machos en duelo empujan y golpean la única uña agrandada del otro, y, si la lucha se intensifica, cierran las garras, al estilo de un apretón de manos secreto, como si estuvieran probando la fuerza del otro. Si uno decide que tiene la ventaja, arroja a su oponente lejos de la madriguera.

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Los ciervos rojos luchan contra un cielo sombrío mientras el sol se pone sobre Inglaterra. ¡Alta música de lucha añadida para un efecto dramático! (Crédito: Dave Thompson)

Las armas temibles parecen evolucionar cada vez que se cumplen tres criterios, dice Emlen. Uno: los machos deben competir por recursos como la comida o por las hembras. Dos: es posible que el acceso a esos recursos esté protegido con éxito. Y tres: los machos de la especie compiten en duelos uno a uno.

Pero los combates casi nunca mueren y rara vez resultan en heridas graves. Los científicos dicen que esto respalda la idea de que estas armas están construidas para la rivalidad, sus diseños optimizados no para la destrucción sino para las luchas de poder. De hecho, la variación en el tamaño del armamento masculino es enorme, señala Emlen: si bien el tamaño total del cuerpo entre los alces machos adultos puede variar en un factor de 2 como máximo, sus bastones de asta pueden variar en un factor de más de 30, dice. Y las armas más deslumbrantes actúan en gran medida como elementos de disuasión, con peleas reales que se desatan solo cuando los machos están estrechamente relacionados.

A medida que las armas se hacen más grandes y llamativas, tienen el costo de producir y cargar alrededor de estructuras tan grandes. (Y a veces otros costos: los cangrejos violinistas machos solo pueden meter algas en la boca con una garra). Los estudios muestran que el tamaño de las armas es sensible a la nutrición, la carga de parásitos, el estrés y la condición física en general, por lo que las personas más saludables y en forma luce las armas más impresionantes.

Los investigadores consideran que estas armas masculinas ostentosas son señales honestas: anuncian con precisión el poder y la aptitud del propietario . Y no solo la forma física. Un estudio de casi 200 ciervos ibéricos midió el tamaño y la complejidad de las cornamentas de los animales y descubrió que los bastidores más grandes y elaborados se correlacionaban tanto con los testículos más grandes como con los espermatozoides de natación más rápida . A partir de esa y otras pruebas, muchos biólogos piensan que las armas más grandes también pueden anunciar la superioridad reproductiva.

Y aunque Emlen cree que las armas masculinas evolucionaron principalmente con el objetivo de batallas de rivalidad entre hombres y mujeres, el fisiólogo comparativo Brook Swanson de la Universidad de Gonzaga en Spokane, Washington, argumenta que esas señales casi seguramente también están siendo evaluadas por mujeres que eligen parejas. "Incluso si un hombre pudiera vencer a todos los demás hombres, las mujeres casi siempre tienen una opción entre los compañeros", dice.

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Los cangrejos violinistas machos agitan sus grandes garras derechas para atraer a las hembras a aparearse. (Crédito: Oasis HD / Love Nature)

Toma esos cangrejos violinistas. Los machos de más de 100 especies de cangrejos tienen garras agrandadas, y la investigación sugiere que las hembras pueden ser exigentes . Algunos recorrerán un área de múltiples madrigueras masculinas y evaluarán las armas que se les agitan, entre otras cosas, antes de seleccionar un compañero. "No sabemos qué piensa la mujer, pero está teniendo en cuenta un montón de información complicada", dice Swanson.

Aunque los científicos creen que el papel principal de estas armas animales es la reproducción, hay casos en los que las armas también sirven como elementos de disuasión o defensa contra los depredadores, probablemente como un bono evolutivo. Las cornamentas de los alces son un buen ejemplo. A diferencia de muchas otras especies de América del Norte en la familia de los ciervos, los alces se cuelgan de sus astas hasta marzo, mucho después de que la temporada de apareamiento haya terminado en octubre. Cuando Matt Metz, un estudiante de doctorado en la Universidad de Montana, y sus colegas rastrearon las matanzas de lobos en el Parque Nacional de Yellowstone, descubrieron que durante marzo, los lobos tienen de tres a cuatro veces más probabilidades de atacar a un alce macho sin astas que uno que todavía usa su estante.

Como los alces rara vez usan las astas en defensa, prefiriendo retroceder y patear a los depredadores con sus pezuñas delanteras, presumiblemente las estructuras sirven como elementos de disuasión, dice Metz. Sin embargo, si las armas de asta hubieran evolucionado principalmente como defensa contra los depredadores, no tendría sentido arrojarlas, agrega, y las mujeres también deberían tenerlas.

El motivo por el cual a la naturaleza se le ocurrió una variedad tan extraña de formas y formas de armas sigue siendo un misterio. Pero como regla general, dice Swanson, la evolución tendió a exagerar las estructuras ya existentes. Los cangrejos y las langostas tienen garras de pinza que con el tiempo evolutivo se agrandaron. Y los artrópodos (arañas, insectos y crustáceos) tienen exoesqueletos que los cambios genéticos podrían esculpir para formar proyecciones como los cuernos o las mandíbulas gigantes que se ven en los escarabajos.

Las armas también probablemente estén moldeadas por el tipo de lucha y el lugar donde se realiza, como lo confirma el trabajo sobre las formas de los cuernos de escarabajo rinoceronte por la bióloga evolucionista Erin McCullough. Como estudiante de posgrado con Emlen, pasó dos veranos en Taiwán grabando en video las batallas del escarabajo cornudo japonés, que tiene un cuerno en forma de horca. Comparó sus peleas con las del escarabajo Hércules, que luce cuernos gruesos y pellizcos, y una especie de escarabajo Golofa, que tiene cuernos más delgados y con forma de espada. Cada uno pelea de maneras ligeramente diferentes, todo con el objetivo de sacar a su oponente de la rama de un árbol o del brote de bambú.

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Dos escarabajos Hércules (Dynastes hercules) luchan. ¡Haga sus apuestas! Luego mira hasta el final para ver qué macho gana la pelea y tira a su rival de la rama del árbol. (Crédito: Jen-Pan Huang)

McCullough, ahora investigador postdoctoral en la Universidad de Syracuse en Nueva York, midió por primera vez cuánta fuerza se necesitaba para desalojar a un hombre de tamaño medio de una rama. Luego, escaneó por CT los cuernos de los bichos, construyó modelos informáticos en 3D de las estructuras y usó herramientas de ingeniería para calcular las tensiones y tensiones que las estructuras podrían soportar. Ella descubrió que cada bocina funcionaba mejor bajo las fuerzas de su estilo de lucha específico de especie . "Este es un gran componente de por qué diferentes especies tienen diferentes armas", dice ella.

En octubre, un grupo internacional de investigadores utilizó las mismas técnicas de modelado por computadora para sugerir que las cornamentas más grandes que existieron jamás , el estante de 12 pies de ancho por 5 pies de alto del alce irlandés prehistórico, también se usaron para el combate de machos .

Pero McCullough señala que las armas más aterradoras y llamativas no siempre son muy letales. Es probable que parte de la diversidad, como las curvas y los dientes adicionales, esté impulsada por las funciones de visualización de las armas, dice ella.

Algunas de las armas de animales más grandes que se hayan encontrado nunca adornaron cabezas de dinosaurios. Un ejemplo se ve en los cuernos y adornos del triceratops, un tipo de dinosaurio ceratopsídico, herbívoros de gran cuerpo que vivían en grandes manadas en espacios abiertos, no muy diferente del caribú. "Tenían los cráneos más grandes de animales terrestres que jamás hayan existido, en parte debido a estas grandes estructuras óseas en sus cabezas", dice Scott Sampson, paleontólogo y director ejecutivo de la Academia de Ciencias de California en San Francisco.

Por supuesto, es difícil estudiar el comportamiento de los dinosaurios, o incluso determinar el sexo de un esqueleto, a partir de fósiles. Los paleontólogos continúan debatiendo si se usó una decoración facial tan inusual para ayudar a las especies de dinosaurios a reconocer su propia especie, para concursos de apareamiento macho-macho o señales para las hembras, o para la defensa. Pero Sampson dice que varias líneas de evidencia lo persuaden de que estos cuernos eran armas o exhibiciones sexuales en lugar de lanzas para defenderse de los depredadores.

Es importante destacar que estas características no se desarrollaron completamente hasta que los animales alcanzaron el tamaño adulto y la edad reproductiva. Y muchas de las características de los cuernos de dinosaurio, espigas y volantes eran "pésimos" como armas contra los depredadores carnívoros, dice Sampson. Algunos eran delgados hasta el punto de fragilidad o curvados en la dirección aparentemente incorrecta. Tomemos, por ejemplo, Kosmoceratops , un fósil extravagante encontrado en el sur de Utah que lucía 15 cuernos en su cara, la parte superior de su cráneo y su volante óseo, algunos de los cuales se curvan sobre sí mismos. "Estoy bastante seguro de que este patrón tiene que ver con el espectáculo", dice Sampson. Los ceratópsidos, dice, habrían sido más propensos a usar su gran tamaño como arma contra los depredadores.

Desde espinas y placas en gigantes del Cretácico tardío hasta cuernos en pequeños escarabajos modernos, fabricar y portar armas llamativas puede tener un costo energético enorme. Las cornamentas de un alce son similares a las de un hombre de 180 libras que lleva una cadena de oro de 12 libras alrededor de su cuello.

Pero los costos valen la pena. "En muchos sistemas de apareamiento, si no produce un arma, entonces no tiene éxito", dice Swanson. "No tienes más remedio que jugar el juego".

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Este artículo apareció originalmente en Knowable Magazine , un esfuerzo periodístico independiente de Annual Reviews.

Kendall Powell escribe sobre ciencia desde su oficina en casa en Lafayette, Colorado, un estado lleno de alces armados con armas, alces, borrego cimarrón y fósiles de triceratops. Seguirla @KendallSciWrite .

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