Las extremidades anteriores de la rana se pueden adaptar para el amor y wa

imagen: El radio y el cúbito de los antebrazos de las ranas adultas siempre están fusionados en una sola estructura, como se muestra en este modelo 3D de la rana fantasma nativa, Hadromophryne natalensis.
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Crédito: modelo del Museo de Florida por el laboratorio Blackburn

Extiende tu brazo con la palma hacia abajo. Ahora gire la mano 90 grados para levantar el pulgar sin mover el codo. Si observa de cerca, notará que los dos huesos de su antebrazo, llamados radio y cúbito, se mueven uno alrededor del otro a medida que gira la mano. Podemos hacer esto porque el radio y el cúbito se encuentran en el codo y la muñeca, pero por lo demás no están conectados.

Para las ranas, es una historia diferente. El radio y el cúbito de una rana están fusionados en un solo hueso, que los científicos creen que actúa como un amortiguador al saltar. En un nuevo estudio publicado en el Diario de anatomíainvestigadores del Museo de Historia Natural de Florida muestran que sus patas excéntricas también pueden ser una adaptación para pelear y agarrar parejas durante la reproducción.

Según la autora principal Rachel Keeffe, quien recientemente obtuvo su doctorado en zoología en la Universidad de Florida, los resultados tienen sentido intuitivo, dado que no todas las ranas están tan entusiasmadas con los saltos.

«Muchas personas piensan que las ranas saltan, y muchas lo hacen. Pero también hay ranas que viven toda su vida bajo tierra; hay ranas que se ciernen; hay ranas arborícolas que trepan más que nada como monos; hay ranas que viven más bajo el agua; y luego están las ranas que caminan la mayor parte del tiempo. Las ranas han evolucionado para moverse de muchas maneras, pero los huesos del radio y del cúbito siempre están fusionados», dijo Keeffe.

Tener cierto grado de fusión entre estos dos huesos no es un rasgo exclusivo de las ranas. Los animales como los caballos, las cabras y los murciélagos tienen radios y cúbitos semifusionados, lo que probablemente los ayuda a ser tan buenos corredores y voladores.

La fusión entre huesos también es beneficiosa para los animales que saltan, de los cuales las ranas son las campeonas insuperables entre los vertebrados. Las ranas toro, por ejemplo, se encuentran entre las ranas más grandes jamás registradas y pueden saltar hasta seis pies. Para que un hombre de estatura promedio logre una hazaña comparable, tendría que saltar unos 50 pies hacia adelante.

Los científicos han asumido durante mucho tiempo que las ranas cambiaron la flexibilidad del antebrazo por huesos más fuertes para ayudar a saltar.

Para investigar esta pregunta, Keeffe utilizó el modelado 3D para determinar qué tan fuertes se mantuvieron los huesos de rana durante el salto y, al mismo tiempo, agregó simulaciones para el apareamiento. La reproducción de la rana generalmente implica que el macho se aferre a la espalda de la hembra con los antebrazos, un comportamiento llamado amplexus.

El Florida Museum cuenta con una gran colección de especímenes digitalizados gracias a la proyecto openVertebrate (oVert), lo que significaba que Keeffe tenía varias referencias para elegir al modelar los huesos del brazo. Durante varios meses en 2020 y 2021, creó un modelo de antebrazo de rana toro a partir de un espécimen de museo, así como modelos hipotéticos con diversos grados de fusión entre el radio y el cúbito.

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Creó un modelo en el que los dos huesos estaban separados, uno en el que los huesos estaban parcialmente fusionados como en los caballos y los murciélagos, y otro con un solo hueso en lugar de dos. Cada uno de estos diseños tenía una variación en la que los huesos eran sólidos en lugar de huecos como lo son en vida.

Keeffe ejecutó simulaciones de saltos con software que los ingenieros suelen utilizar cuando construyen cosas como puentes y transbordadores espaciales. En cada caso, modeló una gran cantidad de fuerza en el extremo del hueso conectado al pie para crear el peor de los casos.

Sus resultados no fueron inmediatamente intuitivos. En las simulaciones de salto y apareamiento, el modelo hipotético semi-fusionado sufrió menos estrés que el modelo de radioulna fusionado que las ranas realmente tienen. Este fue el caso para cada simulación, ya sea que los huesos fueran huecos o sólidos.

Keeffe sospecha que la respuesta probablemente tenga que ver con un equilibrio entre qué tan alto puede saltar una rana y cuánto impacto puede soportar al aterrizar.

«El modelo semi-fundido tiene menos estrés, pero también tiene un poco más de volumen y, por lo tanto, de peso, que el modelo de rana toro que probamos», dijo. «Si fusionas dos huesos, mejoras la fuerza mientras disminuyes el peso».

Los huesos más gruesos y ligeros son útiles para los saltadores que no pueden permitirse el lujo de tener un esqueleto pesado.

Sin embargo, esto no explicaba por qué las ranas que no saltaban conservaban el hueso fusionado. Según sus hallazgos, los huesos fusionados de los machos reciben más estrés durante la práctica de apareamiento de amplexus que los huesos semifusionados. Amplexus puede durar semanas o incluso meses en algunas especies y generar hasta 52 veces el peso de la rana macho en fuerza de sujeción. A menudo se sabe que las ranas macho son territoriales y usan regularmente sus extremidades anteriores para pelear por parejas potenciales, lo que lleva a la posibilidad muy real de que sus huesos se fracturan o se rompen si no son lo suficientemente fuertes.

Keeffe notó que el impacto del aterrizaje se distribuyó en gran parte del antebrazo. Sin embargo, durante el amplexus, la distensión se limitaba a un solo lugar: el punto exacto donde un tendón se conectaba al hueso. También era donde los dos huesos combinados eran más fuertes. Si bien el abrazo ejerció menos presión sobre los huesos parcialmente fusionados, el tendón que crea esta presión solo podría unirse al radio o al cúbito en el modelo hipotético, los cuales son estructuras más débiles por sí mismas.

En el futuro, espera crear más modelos basados ​​en diferentes especies y espera recrear esta experiencia para otros tipos de locomoción, utilizando estos modelos como punto de comparación. También planea imprimir en 3D los modelos actuales para ver qué tan bien resisten las simulaciones digitales. “Espero usarlos tanto como sea posible, considerando el tiempo que tomó hacerlos”, dijo.


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