Introducción
La morfología, una de las ciencias de la vida, estudia las características externas de un organismo: su anatomía, forma y apariencia. Uno de los primeros pasos en la identificación de un organismo es el examen de estos rasgos prominentes; esto ayuda a distinguir unas especies de otras y a identificar nuevas especies o subespecies. La morfología también puede estudiarse a una escala mucho más pequeña, investigando órganos, tejidos o tipos de células específicos.
La capacidad de comparar la morfología de dos organismos es una habilidad básica importante para los científicos de la vida. La simple y cuidadosa observación y comparación han conducido, por ejemplo, a la mayoría de los descubrimientos en el campo de la paleontología, así como al descubrimiento de que las ballenas son mamíferos.
Antecedentes históricos y fundamentos científicos
Desde la antigüedad hasta el Renacimiento, las leyes y los tabúes culturales impedían a los médicos diseccionar cuerpos humanos. Sus conocimientos anatómicos procedían de la cirugía, del tratamiento de heridas y lesiones graves y de las disecciones de animales. En cierto sentido, la mayoría de las primeras investigaciones sobre anatomía humana eran ejercicios de morfología comparativa. Como no era posible la investigación directa, los médicos llenaban las lagunas de sus conocimientos con la comparación con modelos animales.
Uno de ellos fue el médico romano Galeno de Pérgamo (129-216 d. C.), muy respetado por sus escritos sobre medicina y anatomía. A pesar de los muchos errores creados por su incapacidad para realizar disecciones humanas, Galeno fue la mejor fuente de información anatómica hasta el Renacimiento. Animó a los médicos a ser curiosos y a investigar por sí mismos. Sin embargo, a pesar de esta exhortación, su obra permaneció incuestionable durante más de 1.000 años.
Andreas van Wesel (1514-1564), conocido más comúnmente por su nombre latinizado de Vesalio, fue uno de los primeros médicos en cuestionar la autoridad de Galeno. Nació a principios del siglo XVI en el seno de una prominente familia de médicos holandeses que había servido durante mucho tiempo a los emperadores del Sacro Imperio Romano Germánico. Al principio de su carrera, Vesalio comenzó a realizar disecciones humanas, desafiando el dominio de Galeno con los resultados. Como Galeno nunca había disecado un cadáver humano, Vesalio publicó correcciones a sus escritos, mostrando muchos defectos nacidos de la comparación ciega entre humanos y animales.
EN CONTEXTO: LOS ESTUDIOS ANIMALES INFLUYEN EN EL PENSAMIENTO MÉDICO ANTIGUO
La comprensión medieval del sistema nervioso se limitaba básicamente a las observaciones de la anatomía animal, atemperadas por las filosofías imperantes desde la antigüedad. La influencia del médico griego Galeno de Pérgamo (129-216 d. C.) en la teoría y la práctica médica fue dominante en Europa durante toda la Edad Media y el Renacimiento. Galeno consideraba que los mejores médicos eran también filósofos y que la filosofía promovía la medicina. La tradición galénica sostenía que la enfermedad era el resultado de un desequilibrio de los fluidos corporales, o humores. Mientras diseccionaba terneros, Galeno observó una red de nervios y vasos en la base del cerebro de los terneros que supuso erróneamente que también existía en los humanos. Galeno denominó a esta zona la rete mirabile, y afirmó que era el lugar donde los espíritus vitales se transformaban en los espíritus animales del hombre. Tras la llegada del cristianismo, estos espíritus se unificaron en el concepto de alma cristiana, y los médicos debatieron sobre la base del alma en el cuerpo humano, presumiblemente en el corazón o en el cerebro.
Influencia en otros campos de estudio
Uno de los primeros descubrimientos en paleontología fue posible gracias al uso de la morfología comparada. En 1666, unos pescadores italianos capturaron un gran tiburón. Se lo enviaron a Niels Steensen (1648-1686), más conocido por su nombre italiano, Nicolaus Steno, que era un anatomista danés que trabajaba en Florencia. Al examinar los dientes del tiburón, Steno se dio cuenta de que eran muy parecidos a las llamadas «piedras de la lengua», pequeñas piedras triangulares que se habían encontrado durante mucho tiempo en la tierra. Steno se dio cuenta de que estas piedras eran dientes de tiburón fosilizados y que, con el paso del tiempo, el material vivo había sido sustituido por la piedra.
La morfología comparativa también desempeñó un papel importante en la primera clasificación de las especies vegetales y animales. El naturalista sueco Carl Linnaeus (1707-1778; también conocido como Carolus Linnaeus o Carl Linné) desarrolló el primer sistema consistente para clasificar organismos, específicamente plantas. Su sistema se basaba en las características de los órganos sexuales masculinos y femeninos de las plantas. Las agrupó por tipos y luego compiló grupos más amplios basados en características compartidas, basándose en gran medida en la morfología comparativa. El trabajo de Linneo permitió clasificar sistemáticamente un gran número de plantas y animales, sin basarse en categorías artificiales (como los animales domésticos), sino en rasgos comunes. Su trabajo constituyó la base de la taxonomía moderna; su método de morfología comparativa sigue siendo el punto de partida para la clasificación.
Conexiones culturales modernas
La comparación de las características de un organismo con otro ayuda a los científicos a aprender sobre ambos. Aunque la lógica decreta que los que tienen una morfología más parecida están más emparentados, la selección natural a veces da a los organismos no relacionados formas similares.
Las estructuras que se desarrollan de forma similar porque comparten un origen común se llaman homólogas. Los apéndices delanteros de la mayoría de los mamíferos son un tipo muy amplio de estructura homóloga. Las que no tienen un origen similar son estructuras análogas. Éstas se desarrollan cuando un entorno similar ejerce presiones evolutivas parecidas sobre organismos diferentes; ejemplos de ello son la forma similar de los delfines y los peces, o las alas de las aves y los murciélagos. Un ejemplo sorprendente de homología evolutiva (adaptación convergente) es la similitud entre los ojos de los animales de diferentes filos zoológicos, como los calamares y los pulpos, que son moluscos, y los de los vertebrados, incluidos los animales y los seres humanos.
La morfología comparativa también proporciona apoyo a la teoría de la evolución. Al estudiar tanto los organismos vivos como los fósiles de sus antepasados extintos, los zoólogos y paleontólogos pueden sacar conclusiones sobre sus orígenes. Al estudiar los fósiles, los científicos pueden ver cómo los elefantes evolucionaron a partir de animales pequeños y sin trompa, o cómo las ballenas evolucionaron a partir de mamíferos terrestres cuadrúpedos, perdiendo sus patas traseras al adaptarse a la vida en el mar.
Algunas de las pruebas más sólidas de la evolución provienen de los estudios comparativos: la comparación de las similitudes estructurales de los organismos para determinar sus relaciones evolutivas. Se supone que los organismos con características anatómicas similares están relativamente relacionados evolutivamente y que comparten un ancestro común. Como resultado del estudio de las relaciones evolutivas, las similitudes y diferencias anatómicas son factores importantes a la hora de determinar y establecer la clasificación de los organismos.
Algunos organismos tienen estructuras anatómicas muy similares en cuanto a desarrollo embriológico y forma, pero muy diferentes en cuanto a función. Estas se denominan estructuras homólogas. Al ser estas estructuras tan similares, indican una relación evolutiva y un ancestro común de las especies que las poseen. Un claro ejemplo de estructuras homólogas es la extremidad anterior de los mamíferos. Cuando se examinan de cerca, las extremidades anteriores de los humanos, las ballenas, los perros y los murciélagos tienen una estructura muy similar. Cada uno posee el mismo número de huesos, dispuestos casi de la misma manera. Aunque tienen rasgos externos distintos y funcionan de manera diferente, el desarrollo embriológico y las similitudes anatómicas en la forma son sorprendentes. Al comparar la anatomía de estos organismos, los científicos han determinado que comparten un ancestro evolutivo común y, en un sentido evolutivo, están relativamente emparentados.
Otros organismos tienen estructuras anatómicas que funcionan de forma muy similar pero son muy diferentes morfológica y evolutivamente. Estas se denominan estructuras análogas. Como estas estructuras son tan diferentes, aunque tengan la misma función, no indican que haya una relación evolutiva, ni que las dos especies compartan un ancestro común. Por ejemplo, las alas de un pájaro y de una libélula cumplen la misma función: ayudan al organismo a volar. Sin embargo, al comparar la anatomía de estas alas, son muy diferentes. El ala del ave tiene huesos en su interior y está cubierta de plumas, mientras que el ala de la libélula carece de estas dos estructuras. Son estructuras análogas. Así, al comparar la anatomía de estos organismos, los científicos han determinado que las aves y las libélulas no comparten un ancestro evolutivo común, o que, en un sentido evolutivo, están estrechamente relacionadas. Las estructuras análogas son la prueba de que estos organismos evolucionaron por líneas separadas.
Las estructuras vestigiales son rasgos anatómicos que siguen presentes en un organismo (aunque a menudo de tamaño reducido) aunque ya no cumplan una función. Cuando se compara la anatomía de dos organismos, la presencia de una estructura en uno y otra relacionada, aunque vestigial, en el otro, es una prueba de que los organismos comparten un ancestro evolutivo común y que, en un sentido evolutivo, están relativamente relacionados. Las ballenas, que evolucionaron a partir de mamíferos terrestres, tienen huesos vestigiales en las patas traseras. Aunque ya no utilizan estos huesos en su hábitat marino, indican que las ballenas comparten una relación evolutiva con los mamíferos terrestres. Los humanos tienen más de 100 estructuras vestigiales en sus cuerpos.
La morfología comparativa es una herramienta importante que ayuda a determinar las relaciones evolutivas entre los organismos y si comparten o no ancestros comunes. Sin embargo, también es una prueba importante de la evolución. Las similitudes anatómicas entre organismos apoyan la idea de que estos organismos evolucionaron a partir de un ancestro común. Así, el hecho de que todos los vertebrados tengan cuatro extremidades y bolsas branquiales en algún momento de su desarrollo indica que se han producido cambios evolutivos a lo largo del tiempo, lo que ha dado lugar a la diversidad que se observa en la actualidad.
Ver también Biología: Botánica; Biología: Sistemas de clasificación; Biología: Morfología comparada: Estudios de estructura y función; Biología: Conceptos de herencia y cambio antes del surgimiento de la teoría evolutiva; Biología: Teoría de la evolución; Biología: Paleontología; Biología: Zoología.
bibliografía
Sitios web
Universidad Estatal de California, Stanislaus. Departamento de Biología. «Introducción a la evolución: Anatomía Comparada». http://arnica.csustan.edu/biol3020/anatomy/anatomy.htm (consultado el 26 de enero de 2008).
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Kenneth T. LaPensee