Los mamíferos no solo tienen cuatro patas, sino que todos los vertebrados terrestres (que incluyen mamíferos) tienen cuatro patas. Sin embargo, hay ligeras excepciones ya que algunos linajes han perdido sus piernas. Por lo general, las serpientes ya no tienen patas. Apesteguia y Zaher (2006) discuten la evolución de la reducción de las patas de las serpientes e informan sobre un fósil de serpientes con un sacro robusto. Cetaecea (ballenas y amigos) han perdido sus patas traseras pero todavía podemos verlas en el esqueleto. Vea, por ejemplo, la orca (orca, fácilmente reconocible por sus dientes) en la imagen a continuación. Presta atención a los huesos pequeños debajo de su columna vertebral en el nivel del lado izquierdo de la imagen.
También quiero llamar la atención sobre la importancia de la definición de piernas. Supongo que llamaríamos a algo un par de patas si se construye utilizando una vía de desarrollo similar a las patas existentes actuales. Si estamos utilizando una definición más amplia, entonces una cola prensil, como se encuentra en algunos monos del mundo nuevo, por ejemplo, podría considerarse como una pata (pero obviamente solo una pata, no un par de patas). Aquí se puede encontrar una lista de animales que tienen una cola prensil (wikipedia).
¿Dijiste Selección Natural?
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Creo (podría estar equivocado) que tienes una visión demasiado selectiva de la evolución. Lo que quiero decir es que te estás preguntando por qué los mamíferos tienen cuatro patas y estás buscando una explicación del tipo “porque los mamíferos tienen este tipo de necesidad de locomoción y para este propósito cuatro es el número más óptimo de patas”. Considere la siguiente oración: “Si es necesario, la selección natural encontrará la manera”. ¡Esta oración está mal! La evolución no es tan fácil. Esta visión falsa de la evolución se refiere a veces como panseleccionista.
La realidad es que no es fácil desarrollar una vía de desarrollo tan drástica como tener un par adicional de piernas que está bien integrado en el cuerpo del portador de este nuevo rasgo. Tal individuo necesitaría un cerebro, un código nervioso, un corazón y algunas otras características que están adaptadas para tener piernas adicionales. Además, suponiendo que tal cosa surgió, es bastante complicado imaginar cómo podría seleccionarse. Para ir un poco más allá, debe darse cuenta de que hay muchos procesos estocásticos en la evolución (incluida la mutación y la variación aleatoria en el éxito reproductivo) y que un organismo es una maquinaria compleja y no es necesariamente fácilmente transformable a otra forma que sea más eficiente ( tener mayor éxito reproductivo). A menudo, pasar de una forma a otra puede implicar un “cruce del valle”, lo que significa que si se necesitan varias mutaciones, las formas intermedias pueden tener un bajo éxito reproductivo y, por lo tanto, una gran cantidad de deriva genética (estocasticidad en el éxito reproductivo) para cruzar dicho valle de baja reproducción éxito. Ver la teoría del equilibrio cambiante. Finalmente, incluso si hay una selección para otro rasgo, puede tomar tiempo para que el rasgo medio en la población cambie, especialmente si solo hay poca variación genética. Una discusión completa sobre por qué la oración “Si es necesario, la selección natural encontrará la manera”. está mal llenaría todo un libro.
¿Por qué 4 patas?
Los vertebrados terrestres tienen cuatro patas porque evolucionaron de un antepasado de peces que tenía cuatro miembros que no estaban muy lejos de las patas reales (miembros que podrían evolucionar “fácilmente” en patas). Esto es lo que llamamos una señal filogenética. La explicación es tan simple y básica como eso. Puede echar un vistazo a la diversidad de vertebrados terrestres aquí (haga clic en las ramas).
Número de patas en invertebrados
Arthropda (arañas (y otros quelíceros), insectos (y otros hexápodos), crustáceos (cangrejos, camarones …) y miriápodos (milpiés) y trilobites también) evolucionaron de un ancestro común que tenía un cuerpo altamente segmentado. De este antepasado, muchos grupos han fusionado algunos segmentos. En estos taxones, cada par de patas está unido a un segmento en particular (no creo que los segmentos todavía sean visibles en las arañas de hoy). En los insectos, por ejemplo, las 6 patas están unidas al tórax pero a 3 segmentos diferentes del tórax, el meso y el tórax (ver más abajo).
Como nota al margen, es interesante saber que las alas de los insectos no evolucionaron desde las patas (como es el caso de las aves y los murciélagos). Hay dos hipótesis en competencia para el origen de las alas de los insectos. Las alas se desarrollaron a partir de branquias o de esclerita (placa de quitina, la parte dura del insecto). Cuando las primeras alas de los insectos, en realidad desarrollaron tres pares de alas (una en cada segmento del tórax). Al menos un par se ha perdido en todas las especies modernas. En el diptera se ha perdido un segundo par de alas y son reemplazadas por halteres, particularmente fáciles de detectar en las moscas de grúa (ver la imagen a continuación) En milpiés, el vínculo entre la segmentación y las patas es aún más obvio (ver la imagen a continuación). Puede echar un vistazo a la diversidad de Arthropda aquí (haga clic en las ramas).
Imágenes
Actualización 1
Preguntar qué tan probable es que una determinada población evolucione un rasgo dado es extremadamente difícil de responder. Hay dos cuestiones principales: 1) una definición de la cuestión de la pregunta y 2) una cuestión de conocimiento. Cuando se solicita una probabilidad, siempre se necesita indicar el conocimiento a priori. Si todo se sabe a priori, entonces no hay nada estocástico (fuera de la física cuántica). Entonces, para responder la pregunta, uno tiene que decidir qué damos por sentado y qué no. El segundo problema es un problema de conocimiento. Estamos lejos de tener suficiente conocimiento en biofísica de proteínas (y muchos otros campos) para responder esa pregunta. Hay tantos parámetros a tener en cuenta. Esperaría que crear un tercer par de patas necesitaría cambios importantes y, por lo tanto, una mutación nunca será suficiente para desarrollar un tercer par de patas. Pero no, no puedo citarle ninguna referencia para esto, ¡solo estoy adivinando!
Siguiendo el ejemplo de las alas en los insectos. Los insectos han tenido tres pares de alas. Si bien algunas mutaciones impidieron la expresión del tercer par (el primero en realidad), mucha de la información genética de este tercer par permanece en el genotipo de los insectos, ya que todavía la usan para los otros dos pares. Aprovechando eso, Membracidae (treehoppers) desarrolló algunas características usando una vía bioquímica similar a la que se usa para desarrollar alas. Esas estructuras se utilizan como protección o mimetismo batesiano.
Actualización 2
Imaginemos que ocurre una serie extremadamente improbable de mutaciones que crean un roedor con 6 patas. Imaginemos que este roedor con seis patas tiene un corazón más grande para bombear sangre a estas patas adicionales y tiene un cerebro que está adaptado para usar seis patas y algunos cambios en su cordón nervioso para que pueda controlar su tercer par de patas. ¿Tendrá este roedor un mayor éxito reproductivo que otros individuos de la población? Bueno … imaginemos que con sus seis patas, puede correr más rápido o lo que sea y tiene una buena forma física. ¿Cómo se vería la descendencia de una madre (o padre) de seis patas y un padre (o madre) de cuatro patas? ¿Podrá reproducirse? Ver el problema es que es difícil que tal rasgo llegue a existir porque 1) necesita muchos pasos (mutaciones) y 2) es difícil imaginar cómo podría seleccionarse. Por esas razones, no existen vertebrados con 6 patas completamente funcionales.
Bueno, supongamos que sí y, en consecuencia, después de aproximadamente 200 generaciones, toda la población está compuesta solo por individuos de 6 patas. Tal vez la especie se extinguió entonces y no se ha encontrado ningún registro fósil. Esto es posible. No es porque haya existido algo que necesariamente encontramos algo en el registro fósil.
