Criaturas parecidas a vertebrados con más de cuatro extremidades.

En la Tierra, los vertebrados terrestres generalmente tienen cuatro extremidades. Otras criaturas, como los insectos, pueden tener más extremidades, pero esas criaturas tienden a ser pequeñas. Estoy pensando en crear un ecosistema alienígena con criaturas relativamente grandes parecidas a vertebrados (más grandes que los insectos y con algún tipo de endoesqueleto). ¿Es realista que esas criaturas tengan más de cuatro extremidades (seis son suficientes) y, de ser así, qué condiciones harían más probable que tal cosa evolucionara? Para ser claros, no estoy interesado en criaturas de cuatro extremidades que desarrollen extremidades adicionales (por lo que he leído, eso sería bastante difícil, quizás imposible), sino en criaturas que tienen seis o más extremidades de su ancestro común.

He visto alguna información sobre este tema, como:

¿Por qué un animal necesitaría seis patas?

tvtropes.org/pmwiki/pmwiki.php/Main/VertebrateWithExtraLimbs

planetfuraha.blogspot.com/2010/02/avatars-walking-with-hexapods-dont-walk.html

www.xenology.info/Xeno/11.3.2.htm

Sin embargo, lo que parece faltar la mayor parte del tiempo son los cálculos numéricos. Me gustaría tener, en la medida de lo posible, datos sólidos sobre aspectos como la estabilidad (especialmente en diferentes condiciones de gravedad), la capacidad del sistema nervioso para controlar múltiples extremidades y el costo de energía de las extremidades adicionales. Otro problema que parece tratarse con menos frecuencia es el número de aletas que es útil para un pez o una criatura parecida a un pez. Como los vertebrados terrestres en la Tierra evolucionaron a partir de una criatura de cuatro aletas, y un proceso similar puede ocurrir en otros lugares, especialmente en planetas similares a la Tierra, los datos sobre la utilidad de más aletas para una criatura parecida a un pez también deberían ser útiles.

Pedir ciencia dura sobre una pregunta de evolución puede llevar mucho tiempo para que alguien brinde una respuesta adecuadamente rigurosa, y no estoy seguro de que algunos de los números duros que está pidiendo existan incluso para las especies que todos somos. familiarizado con, y mucho menos un hipotético árbol xenoevolutivo...
Sí, necesitaría eliminar la etiqueta de ciencia dura para permitir respuestas (ya que la naturaleza aún no nos ha dado ningún vertebrado de seis patas). También es posible que desee ver esta pregunta de hexápodo, ya que puede contener respuestas a sus preguntas. Éste discute la supuesta evolución de los hexápodos.
A menos que necesite específicamente citas científicas para afirmaciones sobre la estabilidad de una especie alienígena de seis patas similar a un vertebrado, reemplazar [ciencia pura] con [basado en la ciencia] debería ser lo suficientemente bueno aquí.
Al menos en la fantasía , los dragones y los grifos son dos ejemplos de criaturas de "seis extremidades" que me vienen a la mente. Oh, también hay algunas variaciones de esfinges voladoras. Y el pegaso. y centauros. Y, por supuesto, ángeles y demonios. Ahora que lo pienso, azotar las alas de las criaturas parece ser la forma más rápida de crear un ser de seis extremidades.
Tenía la intención de escribir una respuesta a la pregunta y luego me di cuenta de que OP está preguntando demasiados aspectos de una criatura hexagonal. Responder solo a los aspectos de estabilidad y gravedad tomaría de 6 a 8 párrafos, por no hablar de CNS y toda la otra discusión.
No sé qué etiqueta poner; sí, esto puede ser demasiado especulativo para la ciencia pura, pero sigo sintiendo que debería haber algunas matemáticas relevantes para este tema. Al leerlo ahora, siento que tal vez es demasiado amplio; Pensaré en dividirlo en preguntas más pequeñas.
Parece que tengo problemas con preguntas demasiado amplias...
Realmente lo único que necesitarías es que tu versión alienígena de Tiktaalik tuviera seis aletas. Todo lo que tenemos las criaturas terrestres en forma de extremidades son simplemente elaboraciones en cuatro aletas.
Veo un aspecto que sugiere que al menos es poco probable. Las extremidades adicionales son caras. Necesitan comida y necesitan poder mental. Entonces, una criatura de cuatro extremidades debería ser más eficiente, dándole una ventaja cuando compite por los recursos.
@Burki He escuchado esa objeción varias veces antes. Lo que busco son números. ¿Cuánta comida necesita una extremidad? ¿Cuánta capacidad intelectual se necesita para controlar una extremidad? ¿Y hay situaciones en las que las ventajas de las extremidades adicionales pueden superar las desventajas?
@Inflationary_Bubble si pudiera proporcionarlos, habría publicado una respuesta ;-) Como no lo hago, solo se convirtió en un comentario, como en 'alimento para el pensamiento'

Respuestas (3)

La movilidad de los hexápodos es algo que actualmente se está estudiando en robótica. Ding et al. publicaron un artículo sobre el tema en 2010, donde discutieron una variedad de ventajas que vieron en la locomoción de los hexápodos, como:

  • Mayor estabilidad estática
  • Mayor eficiencia al caminar
  • Capacidad para permanecer estable mientras usa algunas piernas como manipuladores
  • Capacidad de permanecer móvil después de perder una pierna al cambiar su patrón de caminar

Un vertebrado hexápodo tendría ventajas similares sobre un vertebrado tetrápodo. Para las criaturas de movimiento lento, los pasos de hexápodo probablemente requerirían menos masa neuronal, ya que son muy estables estáticamente. Las criaturas que se mueven más rápido con cerebros más desarrollados probablemente confiarían en la locomoción cuadrúpeda para la velocidad, usando las dos extremidades restantes como manipuladores.

Más allá de la cuestión de la viabilidad en una criatura terrestre, la otra cuestión pertinente es si los peces de seis extremidades (o antepasados ​​parecidos a los peces) evolucionarían. Las criaturas más similares a un pez ancestral, en términos de tamaño, plan corporal y función ecológica, son probablemente los euriptéridos o escorpiones marinos. Al igual que los primeros vertebrados, los euriptéridos eran en su mayoría criaturas de natación libre bilateralmente simétricas que usaban sus extremidades como remos. Los euriptéridos de natación libre generalmente tenían un solo par de paletas de natación primarias, además de varios pares de patas de arrastre para moverse por el fondo. Algunos euriptéridos tenían un par adicional de garras de agarre para manipular su entorno.

Curiosamente, un modo de andar similar ha evolucionado en un pez moderno: trigloporus lastoviza, aunque han desarrollado un conjunto de rayas para desplazarse por el fondo del océano, en lugar de usar sus extremidades principales. Los hexápodos ancestrales probablemente evolucionarían en líneas similares, pero usando extremidades primarias para la locomoción en el fondo del mar en lugar de rayas: cuatro extremidades para la locomoción en el fondo del océano, un par adicional para nadar y posiblemente un par adicional de extremidades para manipular su entorno. Tal arreglo podría incluso facilitarles la transición a vivir en tierra, necesitando pasar solo de gatear en el fondo del mar a gatear por la superficie, en lugar de nadar a gatear. Las extremidades de natación probablemente evolucionarían para usarse para la locomoción o la manipulación, o bien se perderían, dejando a sus descendientes con cuatro patas de locomoción y dos manipuladores.

Esa es información interesante. Pero me pregunto por qué los primeros vertebrados acuáticos no tenían piernas mientras que algunos artrópodos primitivos, como los euriptéridos que mencionaste, sí las tenían. Ya tener piernas para gatear en el lecho marino facilitaría la transición a tierra. ¿Es una coincidencia que los vertebrados no tuvieran patas antes de trasladarse a tierra, o hay una razón más profunda?
Los vertebrados probablemente evolucionaron a partir de criaturas parecidas a lancetas, que no tenían extremidades, con aletas que evolucionaron más tarde, posiblemente a partir de branquias. Las primeras aletas eran estructuras bastante simples, que probablemente habrían resultado en extremidades pobres. En última instancia, evolucionamos a partir de un grupo pelágico de peces, por lo que supongo que nuestros antepasados, que no tenían extremidades (descontando las aletas), tenían pocas razones para desarrollar extremidades antes de nuestro traslado a tierra.
Esa es una buena explicación de por qué no sucedió en la Tierra. Pero, ¿existe una razón estructural básica por la que los protovertebrados simplemente no pueden tener piernas, a diferencia de los artrópodos, o es solo casualidad? Y tal vez, en otro planeta, podría haber una criatura con los rasgos que se convirtieron en vertebrados, como endoesqueletos y rasgos. que permiten que los artrópodos acuáticos tengan patas?
¡Probablemente existieron algunas de esas especies en la Tierra! Un ejemplo es Pikaia, que era similar a una lanceta, pero tenía muchos pares de patas pequeñas y un par de tentáculos pequeños además de una notocorda. Si tal criatura hubiera evolucionado para usar sus piernas para ayudar a nadar y atrapar comida, podría ser un candidato para "algo que podría evolucionar a un vertebrado, pero con más piernas". Las extremidades de su descendiente probablemente se verían diferentes a las nuestras, habiendo evolucionado a partir de estructuras muy diferentes, aunque no estoy del todo seguro de cómo.
Lo siento, pero por lo que puedo decir de mis lecturas y fotos, Pikaia no tenía piernas.
Olvidé editar el último a tiempo. ¿De verdad te referías a alguna otra criatura, @ckersch?
No, ese es el que yo estaba pensando. Supongo que probablemente no sean realmente piernas, sino una especie de estructura similar a una extremidad. Sean lo que sean esas pequeñas extremidades justo detrás del área de la cabeza en la superficie ventral.
Esta discusión se está volviendo bastante larga, pero sobre las estructuras, parecen estar en un rango limitado en comparación con el resto del cuerpo, y Wikipedia dice que "pueden estar relacionadas con las hendiduras branquiales", por lo que me pregunto si podrían haber evolucionado para eventualmente apoyo para caminar. Por otra parte, cientos de millones de años permiten muchos cambios.
@ckersch: Una línea de pensamiento actual es que las patas comenzaron a evolucionar a partir de las aletas de los peces que habitaban en el fondo de aguas poco profundas. Eso significaba que, para empezar, no tenían que soportar mucho peso, pero las patas rudimentarias permitieron a sus dueños explotar hábitats de aguas aún menos profundas...

Es plausible con más copias de los genes Hox .

Los genes Hox controlan el desarrollo a lo largo del eje de la cabeza a la cola de animales segmentados como los vertebrados. Controlan una serie de otros genes que determinan dónde comienzan a crecer los brotes de las extremidades.

Genes Hox y brotes de extremidades

fuente

Los genes Hox están muy conservados; es decir, las mutaciones entre estos genes a menudo son fatales y, por lo tanto, rara vez se ven. La mayoría de los vertebrados tienen cuatro grupos de genes Hox . Sin embargo, una mutación cromosómica como la translocación teóricamente podría duplicar algunos de los genes, produciendo copias adicionales que podrían producir otro brote de extremidad. Esto ocurrió en los peces telost , que tienen 7 u 8 grupos de genes Hox , y que ha producido una premandíbula que estos peces usan para sobresalir sus mandíbulas de sus bocas.

Ha habido una variedad de experimentos de trasplante de yemas de extremidades en embriones, utilizando insectos, anfibios, aves y ratones. Ver este documento de 1907 . Estos brotes de extremidades se convierten en extremidades completas:

La capacidad intrínseca del propio tejido para dictar el tamaño del órgano en crecimiento también se destacó en un experimento de trasplante con dos salamandras de diferentes tamaños donde se intercambiaron las yemas de sus extremidades. Los brotes de las extremidades de las especies más grandes produjeron extremidades grandes en los huéspedes más pequeños, y los brotes de las extremidades de las especies más pequeñas produjeron extremidades pequeñas en los huéspedes grandes (Twitty y Schwind, 1931). Este resultado es consistente con la idea de que los brotes de las extremidades son unidades autónomas programadas con la información necesaria para producir el apéndice del tamaño apropiado para el animal que finalmente se convertirá en un adulto.

fuente

Por lo tanto, es plausible, aunque raro, que tal mutación pueda producir más de 4 extremidades.

Ahora, esta respuesta merece un poco de amor, una pena que llegue tan tarde a la fiesta porque es poco probable que se vea lo suficiente como para obtener los votos a favor que se merece.

Primero una definición de miembro de merriam-webster.com

a: uno de los apéndices pares salientes (como las alas) del cuerpo de un animal que se utiliza especialmente para el movimiento y el agarre, pero que a veces se modifica en órganos sensoriales o sexuales

El pene definitivamente se proyecta, más o menos. ¿Califica como una extremidad? Según la definición anterior, sí. Excepto que no está emparejado. Eres escéptico. Entonces, ¿y si este miembro sexual tuviera un hueso rígido, como el brazo? Más grande que un brazo. Un hueso grande. Como este baculum de morsa, o "hueso del pene".

ingrese la descripción de la imagen aquí

Esa es una linda camisa, Dr. Rowe.

Creo que una parte carnosa que sobresale con un hueso rígido dentro es una extremidad en cualquier medida. Muchos vertebrados (machos) tienen bacula y por lo tanto califican como de 5 extremidades, aunque la mayoría no usa esta quinta extremidad para la locomoción excepto en casos de extrema necesidad. ¿Podría la evolución modificar aún más dicha estructura para que pueda ser útil para otras funciones además del apareamiento y posiblemente la locomoción de emergencia? ¿Podría tal miembro volverse prensil, permitiendo que el organismo así dotado, digamos, se quite el sombrero a modo de saludo? Si le puede pasar a una cola oa un dedo, ¿por qué no? Las posibilidades del pene prensil están maduras para ser exploradas.

Si se me permite añadir: cálculos, schmalculations. Imposible en esta circunstancia. ¿Cuáles son los cálculos numéricos relevantes para desarrollar una cola? No es solo cuán grande es, sino qué haces con él, y lo que eliges hacer depende de las circunstancias, la capacidad, la necesidad y otras variables. Esto cambia no solo de generación en generación sino de minuto a minuto. No es un proceso reducible a un solo cálculo.


※ Esperaba que los elefantes, en virtud de la trompa, califiquen como de 6 extremidades. Pero al igual que los humanos, los elefantes carecen de báculo.

Hay una gran diferencia entre "apéndices" y "extremidades" reales; su cita incluso establece claramente que "extremidad" es un subconjunto de "apéndice". Un pene es un apéndice, no una extremidad por ningún tramo del término. Lo de "a veces modificado en órganos sexuales" no se refiere a los penes, sino a cosas como los ganchos de un tiburón o los gonópodos de un milpiés, que en realidad son patas modificadas (o en el caso del tiburón, las aletas pélvicas, que son homólogas a las extremidades traseras/inferiores en tetrápodos). Y la trompa de un elefante es simplemente una nariz altamente modificada que se convirtió en un músculo hidrostático (al estilo de la lengua).