El precio de volverse gigante y cómo unas ratas de las islas Canarias sufrieron una atrofia sensorial

Las ratas gigantes de Canarias del género Canariomys habitaron estas islas volcánicas españolas del Atlántico desde el Pleistoceno hasta aproximadamente el siglo IV a. C. Eran enormes en comparación con su pariente evolutivo vivo más cercano, la rata de la hierba africana. Ahora, un nuevo estudio revela que la vida en islas aisladas no solo remodeló de forma drástica el tamaño corporal de estas ratas gigantes, sino también sus cerebros, con una reducción de las regiones sensoriales. El trabajo aporta nuevas perspectivas sobre cómo los entornos insulares modelan la evolución de los sistemas nerviosos de los vertebrados.

El estudio es obra de un equipo que incluye científicos de la Universidad de Burdeos en Francia y del Instituto Catalán de Paleontología Miquel Crusafont (ICP), ubicado en Sabadell y que es una de las instituciones CERCA de la Generalitat de Cataluña.

Son famosos los elefantes enanos de Sicilia o las aves gigantes de Madagascar. Estos animales impresionantes son el resultado de un fenómeno evolutivo relativamente bien conocido impulsado por la selección natural. El gigantismo en animales pequeños y el enanismo en animales grandes en relación con sus parientes continentales constituyen algunos de los patrones más espectaculares de lo que se conoce como el “efecto insular”. Aunque menos icónicas, algunas especies de las islas Canarias han experimentado algunos de los cambios de tamaño más extremos documentados en el registro fósil. Canariomys, la rata gigante de Tenerife, pesaba aproximadamente 1,4 kg y era 14 veces más grande que sus parientes continentales más cercanos. A pesar de que algunos estudios recientes sobre especies insulares gigantes y enanas muestran cambios drásticos en la evolución del cerebro, la morfología cerebral de Canariomys no se había descrito hasta ahora.

Reconstrucción del aspecto que debía tener en vida el roedor Canariomys en la isla de Tenerife. El ratón doméstico (Mus musculus), que probablemente coexistió con Canariomys, se incluye a escala. (Imagen: Jesús Gamarra González / © Institut Català de Paleontologia Miquel Crusafont)

En el nuevo estudio, se exploró la morfología cerebral de dos especies: Canariomys bravoi (que vivía en Tenerife) y Canariomys tamanari (de Gran Canaria). Flavien Vincent, autor principal e investigador predoctoral en el Museo de Historia Natural de París (Francia), afirma: «Con este cambio tan grande de tamaño, queríamos saber cómo habían evolucionado el cerebro y los sentidos de estos animales». Dado que es imposible estudiar el comportamiento de las especies extinguidas de la misma manera que lo hacen los ecólogos del comportamiento con los mamíferos actuales, los paleoneurólogos (paleontólogos especializados en el sistema nervioso de especies extinguidas) utilizan la impronta del cerebro sobre la cavidad endocraneal para estudiar su morfología y las diferencias de proporciones entre las regiones cerebrales. Para ello, trabajan con imágenes en 3D obtenidas mediante técnicas de rayos X (tomografía computerizada). «Estas imágenes, como una resonancia magnética realizada en un hospital, permiten estudiar los ejemplares sin dañarlos», explica Ornella Bertrand, coautora del estudio e investigadora Ramón y Cajal en el ICP.

Las evidencias genéticas y morfológicas indican que ambas especies de Canariomys probablemente se originaron a partir de pequeñas poblaciones fundadoras de la rata de la hierba africana Arvicanthis niloticus, que habrían llegado pasivamente a las islas Canarias desde el continente cercano hace unos 650.000 años. Una vez establecidos, estos roedores evolucionaron hacia animales robustos, principalmente terrestres, con esqueletos fuertes y una combinación de adaptaciones para excavar y trepar a los árboles. En cuanto a la dieta, Canariomys probablemente era herbívoro u omnívoro. Los restos datados por radiocarbono procedentes de yacimientos arqueológicos indican que, al menos en Tenerife, Canariomys coexistió y probablemente fue cazado por las primeras comunidades humanas, que llegaron a la isla hacia mediados del primer milenio a. C. Los últimos registros de estas especies datan del siglo IV a. C., mucho antes de la conquista española de las islas.

Parece que Canariomys estaba bien adaptado a las condiciones insulares de Tenerife y Gran Canaria, y su tamaño corporal excepcional pudo ser en sí mismo una estrategia clave contra la depredación. «Su mayor tamaño pudo haber desempeñado un papel importante a la hora de evitar a los depredadores aviares, cuyas presas preferidas pesaban menos de 250 gramos», explica Flavien Vincent. Sin embargo, como se ha observado en muchos otros mamíferos insulares, el cerebro no aumentó de tamaño de forma proporcional al cuerpo: ambas especies de Canariomys presentan coeficientes de encefalización más bajos que su pariente continental, lo que significa que, en términos evolutivos, sus cerebros se hicieron relativamente más pequeños que los de sus antepasados.

El equipo de investigación quiso ir más allá del tamaño del cerebro y averiguar qué sentidos se habían visto afectados por este cambio ecológico. Descubrieron que cuatro regiones habían disminuido de tamaño, incluidas estructuras cerebrales relacionadas con el comportamiento “complejo” (neocórtex), el olfato (es decir, los bulbos olfatorios y el paleocórtex) y el mantenimiento de los movimientos de los ojos y la cabeza durante la locomoción (es decir, los lóbulos petrosos del cerebelo). La disminución del olfato podría estar relacionada con la ausencia de depredadores terrestres. «Canariomys quizá no necesitaba detectar la presencia de aves depredadoras mediante el olfato y, por tanto, esta función no habría sido seleccionada, lo que habría conducido a una reducción del tamaño de los bulbos olfatorios», explica Flavien Vincent.

La disminución de la velocidad locomotora también parece estar presente en otros roedores insulares de Filipinas, lo que podría estar igualmente relacionado con un menor nivel de riesgo de depredación. «No es necesario ser muy rápido si no hay ningún depredador del que huir», señala Ornella Bertrand.

El equipo investigador también encontró una reducción del neocórtex, que es la región más grande del cerebro en humanos y en muchos otros mamíferos. El neocórtex es responsable de integrar diversas funciones “superiores” (como la visión, la audición o la memoria), en comparación con funciones básicas (como la frecuencia cardíaca o la respiración). Esta reducción del neocórtex podría implicar una disminución del comportamiento “complejo”. «Una vez más, esto podría estar relacionado con una menor necesidad de encontrar soluciones para escapar del peligro», afirma Flavien Vincent.

La llegada de los seres humanos a las islas, que no habían evolucionado de manera conjunta con Canariomys, fue probablemente el depredador para el que estas ratas gigantes no estaban preparadas. «El cerebro es metabólicamente costoso de mantener y, por tanto, cuando una función no se utiliza, la estructura cerebral responsable de dicha función puede disminuir de tamaño», explica Ornella Bertrand. En comparación con su antepasado africano, que evolucionó junto con los humanos, los primeros Arvicanthis probablemente no eran una presa habitual y disponían de las herramientas cognitivas para escapar de otros depredadores, mientras que Canariomys pudo haberlas perdido a medida que la amenaza dejó de estar presente.

«Nuestro estudio muestra la importancia de proteger los ecosistemas insulares, porque las especies de las islas han evolucionado en aislamiento durante cientos de miles o millones de años y no están preparadas desde el punto de vista del comportamiento para afrontar amenazas que nunca antes habían experimentado», concluye Ornella Bertrand.

El estudio pone de manifiesto que comprender cómo los entornos insulares modelan la evolución del cerebro puede ayudar a aclarar mecanismos evolutivos fundamentales e informar estrategias de conservación para las especies insulares actuales que se enfrentan al cambio climático y a la pérdida de hábitat. Mediante el uso de tomografía computerizada de alta resolución y centrándose en el tamaño de las regiones cerebrales en vez de en el tamaño total del cerebro, el equipo investigador ha podido aportar nuevas perspectivas sobre los cambios sensoriales asociados a este drástico cambio ambiental.

En la investigación también ha participado el Museo Carnegie de Historia Natural. Destacan las contribuciones de Ornella C. Bertrand, Flavien Vincent, Antoine Souron, Isaac Casanovas-Vilar y Jesús Gamarra. Para el estudio ha sido de gran ayuda el acceso a colecciones museísticas de primer orden como las del Museo de Historia Natural de París.

El estudio se titula “The brain endocast of the Canary Islands giant rats (Canariomys, Muridae, Rodentia): paleobiological and evolutionary implications”. Y se ha publicado en la revista académica Journal of Mammalian Evolution. (Fuente: Institut Català de Paleontologia Miquel Crusafont)