Durante el período geológico Devónico, hace unos 375 millones de años, un grupo de vertebrados salió del agua y se dirigió a la tierra. Este evento —el cruce de la frontera entre el mar y la tierra firme— significó que los vertebrados por fin habían inventado soluciones, por primitivas que fueran, a los cuatro problemas básicos de la vida en tierra. Para que un vertebrado acuático sobreviva en tierra, el animal:
- Debe poder resistir los efectos de la gravedad.
- Debe poder respirar aire
- Debe minimizar la pérdida de agua (desecación)
- Debe ajustar sus sentidos para que sean adecuados para el aire en lugar del agua.
Cómo los tetrápodos hicieron la difícil transición a la vida en tierra
Cambios físicos
Los efectos de la gravedad imponen importantes exigencias a la estructura esquelética de un vertebrado terrestre. La columna vertebral debe poder soportar los órganos internos del animal y distribuir el peso de manera efectiva hacia abajo en las extremidades, que a su vez transmiten el peso del animal al suelo. Las modificaciones esqueléticas necesarias para lograr esto incluyeron un aumento en la fuerza de cada vértebra (lo que le permite sostener peso adicional), la adición de costillas (que distribuyen aún más el peso y brindan soporte estructural) y el desarrollo de vértebras entrelazadas (lo que permite que la columna para mantener la postura necesaria y la primavera). Otra modificación clave fue la separación de la cintura pectoral y el cráneo (en los peces, estos huesos están conectados), lo que permitió a los vertebrados terrestres absorber el impacto sufrido durante el movimiento.
Respiración
Se cree que los primeros vertebrados terrestres surgieron de una línea de peces que poseían pulmones. Si esto es cierto, significa que la capacidad de respirar aire se desarrolló al mismo tiempo que los vertebrados terrestres realizaban sus primeras incursiones en el suelo seco. El mayor problema que tenían que abordar estas criaturas era cómo deshacerse del exceso de dióxido de carbono producido durante la respiración. Este desafío, posiblemente en mayor medida que encontrar cómo adquirir oxígeno, dio forma a los sistemas respiratorios de los primeros vertebrados terrestres.
Perdida de agua
Lidiar con la pérdida de agua (también conocida como desecación) también presentó desafíos a los primeros vertebrados terrestres. La pérdida de agua a través de la piel se puede minimizar de varias formas: desarrollando una piel impermeable, secretando una sustancia cerosa impermeable a través de las glándulas de la piel o habitando hábitats terrestres húmedos. Los primeros vertebrados terrestres hicieron uso de todas estas soluciones. Muchas de estas criaturas también ponen sus huevos en el agua para evitar que pierdan humedad.
Ajuste de órganos sensoriales
El último gran desafío de adaptarse a la vida en tierra fue el ajuste de los órganos sensoriales que estaban destinados a la vida bajo el agua. Fueron necesarias modificaciones en la anatomía del ojo y el oído para compensar las diferencias en la transmisión de luz y sonido. Además, algunos sentidos simplemente se perdieron cuando los vertebrados se movieron hacia la tierra, como el sistema de línea lateral. En el agua, este sistema permite a los animales sentir las vibraciones, haciéndoles conscientes de las criaturas cercanas; en el aire, sin embargo, este sistema tiene poco valor.