Los ornitorrincos exhiben una combinación fascinante de caracteres de reptiles y mamíferos. Tienen pelo, mamas y tres huesecillos auditivos, caracteres exclusivos de los mamíferos, pero también un pico parecido al de un pato, una cola aplanada de castor y patas palmeadas.
Los machos tienen en las patas traseras una garra dotada de un veneno similar al de los reptiles. Las hembras no solo ponen huevos, sino que la segmentación de sus óvulos es típicamente reptiliana (meroblástica), no holoblástica como en los demás grupos de mamíferos. Como los equidnas, son monotremas, lo que significa “agujero único” debido a su abertura externa común para los sistemas urogenital y digestivo.
Todo eso se ve por fuera, pero si se mira dentro de un ornitorrinco se observa otra característica extraña: la garganta conecta directamente con los intestinos. No hay cámara intermedia que secrete ácidos gástricos y enzimas digestivos.
Es decir, el ornitorrinco no tiene estómago.
Si es un mamífero vertebrado, ¿por qué carece de estómago? La respuesta está en los genes.
Origen y evolución del estómago
El estómago es una porción ensanchada del intestino, un sello distintivo de la evolución de los vertebrados mandibulados (gnatóstomos). Representó una innovación anatómica caracterizada por la presencia de glándulas secretoras de ácidos y pepsina y evolucionó por primera vez hace unos 450 millones de años.
El estómago permitió a nuestros ancestros digerir proteínas más grandes, ya que los potentes ácidos gástricos descomponen las macromoléculas y potencian las acciones de las peptidasas, que las disgregan. Ahora bien, muchos animales se las arreglan bastante bien sin estómago.
Desde que en 1805 Cuvier observara por primera vez que algunos grupos de peces carecían de estómago, en los últimos 200 años se ha demostrado que, al menos en dieciocho ocasiones distintas, muchos vertebrados han perdido el estómago. Entre ellos se cuentan, además de los ornitorrincos, los extraños peces pulmonados y agnatos, pero también una cuarta parte de las casi 30.000 especies de teleósteos, el grupo que incluye a la mayoría de los peces.
Filogenia de los monotremas. Los monotremas pertenecen a la subclase Prototheria, que se separó de la línea terápsida que condujo a los terios (Theria), la otra subclase de mamíferos que se caracterizan porque, a diferencia de los prototerios, el embrión no se desarrolla en el interior de un huevo, sino en el interior del útero materno. Los terios aparecieron durante el Cretácico, hace unos 120 millones de años (Ma) los cuales, se escindieron posteriormente (-90 Ma) en marsupiales (Marsupialia) y euterios (Placentalia). Monotremas y terios se escindieron filogenéticamente hace 166 millones de años. Modificado a partir de Warren et al. 2008.
En los ornitorrincos y en los peces mandibulados la agastria va acompañada por la desaparición de los genes (Atp4A y Atp4B) que codifican la producción de la bomba de protones gástrica, la enzima ATPasa que activa la producción de ácido clorhídrico en el estómago. También han perdido muchos de los genes Pg codificadores de los pepsinógenos, los precursores de las pepsinas, las enzimas estomacales que descomponen las proteínas.
Los signos más y menos representan la presencia (+) o ausencia (-) de los genes codificadores de las bombas gástricas (4A/4B) y de los pepsinógenos (Pg). El signo de interrogación significa la ausencia de datos disponibles. Modificado a partir de Castro et al. 2014.
En conclusión, como en otros muchos casos, la pérdida de genes acarrea cambios en la variabilidad fenotípica. La simplificación del intestino por pérdida de la cámara gástrica ha ocurrido varias veces en la evolución de los vertebrados como resultado de la pérdida de genes claves en el proceso de digestión ácido-péptica.
¿Por qué perder el estómago?
Por el momento la ciencia no tiene respuesta. Si tenemos en cuenta que la elusión estomacal afecta al proceso digestivo, cabe especular con que parte de la respuesta esté en la dieta.
Una primera hipótesis es que la desaparición o inhibición de los genes que codifican la producción de pepsinógenos trajera como consecuencia derivada la eliminación de las bombas gástricas de las primitivas cámaras estomacales.
Los animales desarrollan conjuntos muy diferentes de genes codificadores de pepsinógeno para digerir las proteínas de sus dietas específicas. Quizás los ancestros de las especies sin estómago cambiaran a una dieta diferente que hizo que estas enzimas resultaran fisiológicamente inútiles. Con el tiempo, se acumularon mutaciones debilitantes hasta que acabaron por perderse.
Se pueden observar indicios de este proceso en animales con estómago. Para digerir las proteínas de la leche, muchos mamíferos recién nacidos usan el gen Cym que codifica una enzima gástrica, la quimosina, destinada a romper la cadena fosfoproteica de la caseína. En los humanos, el gen se encuentra como pseudogén, es decir, nunca se expresa porque nuestra leche es relativamente pobre en proteínas.
Los pepsinógenos funcionan mejor en ambientes ácidos, por lo que, en el caso de desaparecer, ya no se necesitaría una cámara ácida. Como las bombas gástricas necesitan una gran cantidad de energía para mantener la acidez estomacal, si dejan de ser necesarias se perderán porque eso representa una ventaja evolutiva.
Una segunda hipótesis alternativa es que la desaparición de la necesidad de mantener un ambiente ácido en el tracto digestivo convirtiera en superflua la elaboración de cámaras gástricas y, como consecuencia, la desaparición o inhibición de los genes codificadores de pepsinógenos.
Todas las especies agástricas viven en el agua (o, como el equidna, tienen antepasados acuáticos). Muchos de esos animales ingieren muchos crustáceos y corales, cuyas conchas son ricas en carbonato cálcico, una sustancia que neutraliza la acidez del estómago, y otros artrópodos con exoesqueleto de quitina, un polímero muy estable a los ácidos.
¿Para qué acidificar el estómago si la dieta deshace inmediatamente el proceso? Las energéticamente costosas bombas gástricas resultarían superfluas, por lo que pronto se perderían. Y sin un ambiente ácido, los genes del pepsinógeno también resultan inútiles, por lo que harían lo propio.
Más allá de la especulación, una cosa está clara: muchos animales se las arreglan bien sin estómago, cuya pérdida, de acuerdo con la ley de Dollo, es un proceso evolutivo irreversible y más aún si tenemos en cuenta que hay soluciones alternativas. El intestino tiene sus propias enzimas que destruyen las proteínas. Las gargantas de algunos peces como las remoras, los catostómidos succionadores, los bagres o el popular pez dorado de los acuarios domésticos tienen un juego adicional de dientes faríngeos que ayudan a descomponer lo que ingieren.
Uno de los primeros nombres latinos del ornitorrinco fue Ornithorhynchus paradoxus. Durante el medio siglo transcurrido desde la primera descripción del ornitorrinco en 1799 y la publicación de El Origen de las especies de Darwin, el ornitorrinco soportó innumerables intentos de negar o mitigar su verdadera mezcla de caracteres asociados a diferentes grupos de vertebrados. La naturaleza precisaba de categorías netas definidas por la sabiduría divina. Un animal no podía, a la vez, poner huevos y alimentar a su prole con glándulas mamarias.
Se equivocaban. El ornitorrinco no es un error de la creación divina: es una maravilla de la evolución.
Manuel Peinado Lorca, Catedrático de Universidad. Director del Real Jardín Botánico de la Universidad de Alcalá, Universidad de Alcalá
Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.
S.Johnson
Fascinante.