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Lo que se preguntan sus alumnos de 3º de la ESO – XVIII: ¿Por qué la cebra es blanca y negra a rayas?




La pregunta que vamos a investigar en la entrad de hoy de la serie “Lo que se preguntan mis alumnos de 3º de la ESO” tiene una cierta relación con la de la anterior entrada, en donde hablamos sobre cómo la melanina nos ponía la piel más oscura al tomar el sol. La melanina es también uno de los principales pigmentos que colorea la piel y el pelo del resto de animales.

Y sí, las cebras tienen melanina en su piel y pelo, y de sobras sabemos que las decora de forma espectacular. Por eso ha surgido la pregunta en algún alumno de 3º de la ESO: ¿Por qué la cebra es blanca y negra a rayas? Vamos a intentar dar un poco de luz a su curiosidad.

Lo primero que quiero decir es que la aparición de esta circunstancia en el fenotipo de las cebras no es nada especial. Es la consecuencia de una serie de cambios evolutivos que conformó a los ancestros de estos animales con una característica corporal que seguramente les ayudó a sobrevivir y multiplicarse en su hábitat. Las manchas en la piel no son esenciales para vivir, como lo demuestran la mayoría de animales. Pero sí puede dar un plus de competitividad en determinados nichos ecológicos.

Vayamos, pues, al inicio y busquemos la raíz filogenética de estos animales. Son del género Equus, junto a los caballos, asnos y onagros, y en la actualidad viven tres especies de cebras, aunque en 1883 se extinguió una cuarta, la Equus quagga quagga, cuya característica más llamativa era que presentaba una pauta de rayado solamente en la parte delantera de su cuerpo. Las otras tres especies vivas son la Equus quagga o cebra común, la Equus zebra o cebra de montaña y la Equus grevyi o cebra de Grevy, también conocida como cebra imperial. Como podemos ver en la imagen que sigue las tres disponen de un patrón de rayas muy específico y particular de la especie. Todo un juego de zonas melanizadas, las oscuras, y desmelanizadas, las claras.

Una especie de cebra extinta, la quagga quagga, y tres vivas. Observad el distinto patrón de rayado en todas ellas (Wikimedia: quagga quagga, dominio público; quagga, zebra CC BY-SA 3.0; grevy, CC BY 3.0)

El hecho de que sean todas rayadas nos puede hacer pensar que las tres especies provienen de un mismo animal ancestro en el que se produjo el cambio genético que dio paso a este especial tintado de piel y pelo. Pero no es así, como nos lo indica su árbol filogenético que vemos más abajo. Por ejemplo, el caballo africano es una especie intermedia entre la cebra de montaña y la común, mientras que la cebra de Grevy es más pariente del asno asiático que de las otras dos cebras. De este hecho, de estar barajadas las filogenias de las especies Equus, parece lógico deducir que estos animales proceden de un antecesor de piel oscura -al menos no blanca- como es la característica del resto de la familia Equidae. Incluso podemos apreciar en la extinta Equus quagga quagga cómo su fenotipo está a medio camino, o cómo, y es regla general, cuando una región decolorada entre dos negras se hace muy ancha, aparece una nueva pigmentada como queriendo afirmar que la desmelanización fuera secundaria frente a la melanización. Con lo que casi podemos asegurar que las cebras son…. negras con rayas blancas.

Filogenis del género Equus (imagen: paleos-blog, fair use)

Dicho lo anterior, la primera respuesta parcial a la pregunta planteada, ¿por qué la cebra es blanca y negra a rayas?, es la más tonta que se me ocurre: porque en algún momento hubo un cambio en la maquinaria genética, o en las condiciones epigenéticas, que lo promocionaron. Evidentemente, la causa inicial del tintado de los animales y de sus patrones son los genes, como veremos más abajo en el caso que nos trae. La duda sería si se produjo el necesario cambio tres veces -en cada una de las tres especies- de forma independiente en distintos momentos históricos o bien los genes estaban allí, en los “caballos” de África, a la espera de una circunstancia externa que promoviera su expresión hasta entonces oculta por innecesaria. Yo me inclino por lo último, aunque simplemente porque me parece más parsimonioso. Es lo que exige menos filigranas intelectuales para ser explicado.

De cualquier forma, esto debió suceder después de que los équidos, originales de Norteamérica, migraran a Eurasia y África hace ahora unos 2,3 millones de años. El primer fósil que se conoce con seguridad que corresponde a una cebra es de un animal de la especie grevy, y se ha encontrado en Kenia.

Desconozco si se ha hecho algún estudio génico sobre el fenotipo rayado de las cebras -aunque supongo que así debe de ser- pero sí del patrón de manchas de los gatos, domésticos y salvajes, y del color del pelaje de unos pequeños ratones, del género Peromyscus, el mamífero más extendido por la geografía de Norteamérica. Con toda seguridad se habrán realizado muchos más estudios e investigaciones, aunque con los dos mencionados nos es más que suficiente para darnos cuenta de la relación directa entre genes y patrón de colores en los animales, al menos en los mamíferos. Parece ser en el primer caso -los felinos- que el dibujo atigrado o punteado es resultado de la expresión secuencial de dos genes, el Taqpep y el Edn3. En el caso de los ratones se estudiaba el tono general de la coloración y se pudo determinar que dependía también de la acción de dos genes antagonistas, el Mc1r y el Agouti, este último responsable de si aparecen rayas o no.

Simetría en el patrón de rayado, definida a lo largo de la línea central dorsal del animal (imagen a partir de: Jonathan Bard, fair use)

En este momento no puedo dejar de mencionar a uno de los genios de las matemáticas, Alan Turing, que pergeñó un modelo que explicaba la formación de los patrones de dibujos en cualquier “objeto”. Hoy en día, con los avances en las técnicas de estudios biogenéticos, se está demostrando que lo que parecía una entelequia científica en su día, 1952, tiene visos de ser una pura realidad. La idea inicial es que todo patrón de “manchas” se produce cuando en un medio, como puede ser un tejido celular, aparecen dos morfógenos -sustancias participantes en la generación de las formas corporales- antagonistas, uno que favorece el crecimiento poblacional de los dos y el segundo que se difunde por el medio con más velocidad que el primero al que además inhibe su crecimiento. Los morfógenos pueden ser proteínas expresadas por dos genes complementarios en el juego, como el Mc1r y el Agouti mencionados más arriba para los ratones americanos.

El profesor Jonathan Bard de la Universidad de Edimburgo planteó en 1977 una hipótesis, que parece bien soportada por lo que se observa durante el desarrollo embrionario de las cebras, acerca de cómo se forman los patrones de rayas en las tres especies a lo largo del desarrollo del feto. Los pigmentos cutáneos son responsabilidad de los cromatóforos, unas células que provienen de una estructura muy inicial durante el proceso embrionario y que se redirigen con posterioridad a otras partes del organismo. El modelo de Bard preconiza que la diferencia en los patrones de rayas de las tres especies de cebras es consecuencia del diferente momento en que estos cromatóforos inician su emigración. Mientras que en los caballos eso se produce en la segunda semana de la gestación, en las cebras se produciría, dependiendo de en qué especie, entre la semana tres y la cinco. Si el patrón inicial de rayas en el embrión de las tres especies fuera el mismo, y si durante la embriogénesis en cada una de ellas fuera diferente el momento temporal en que se inicia este patrón -definida por la emigración de los cromatóforos-, las posteriores heterocronías en el crecimiento del cuerpo de los embriones serían las que darían la explicación del porqué de las diferencias de rayado en los adultos. Según esto, se puede pensar que el que inicia antes el proceso tiene más tiempo para ir modificando las franjas al crecer, en comparación con el que lo inicia más tarde.

El corazón de la teoría de Jonathan Bard. Tanto en (a) como en (b) y (c) la separación inicial del patrón de rayado es de 0,4 mm (imagen a partir de: Jonathan Bard, fair use)

Tenemos, por tanto, a los culpables de los trajes de rayas o manchas, sin dejar en el tintero de la responsabilidad a las condiciones ambientales que bendijeron la expresión particular de los genes iniciadores y que fomentaron su desarrollo y extensión. Porque cebras a rayas sólo las hay en África. Algo tendrá su biotopo para que haya sucedido sólo allí.

Pero ¿cuáles pudieron ser estas circunstancias ambientales? Las sabanas y montes del África central, un entorno soleado y caluroso, un mundo lleno de oportunidades pero peligroso, en donde los predadores, como el león, se sienten cómodos. Tanto como los millones de insectos que se aprovechan de los fluidos corporales de los abundantes mamíferos. Cualquier cambio que sirviera para sobrevivir mejor en este mundo sería bienvenido. Como lo fue el manchar la piel.

Hay opiniones para todos los gustos. La más generalizada es que la aparición de rayas en su pelaje les sirvió de camuflaje. Las ondulantes rayas de la cebra se funden con las ondulantes líneas de los tallos de las gramíneas de la sabana. No importa que sean de distinto color, ya que, al ser el león daltónico, lo que importa es el patrón de camuflaje. Incluso se afirma que el hecho de ir en rebaño un buen número de ellas puede confundir aún más al león, ya que no distingue individualidades en esta gran masa rayada.

También se aporta el motivo de selección sexual. Eso se traduce como que los machos mejor rayados son preferidos por las hembras. Y la verdad es que los pocos ejemplares que nacen sin rayas son apartados socialmente del rebaño, lo que les hace muy vulnerables y, por tanto, su “defecto” genético no se transmitirá con facilidad a la descendencia.

Una tercera opinión tiene que ver con la temperatura ambiente. Se ha comprobado que cuanto más caliente es el hábitat, más rayas tienen las cebras. Lo que parece más esotérico es el explicar por qué es eso así. Una hipótesis se basa en que las bandas oscuras absorben la luz, mientras que las claras la reflejan. Como consecuencia, las zonas oscuras están más calientes que las claras, lo que crea una corriente por convección en el aire que rodea el cuerpo del animal. Y, de hecho, la temperatura corporal de las cebras es menor que la de un monocromo antílope vecino del mismo tamaño corporal.

Más. Se ha descubierto también que el patrón de rayas de las cebras las hace poco atractivas a los insectos como las moscas. Lo cual, si es así, les debe mantener alejadas de algunas enfermedades. Pero ¿por qué es esto? Parece ser que la luz reflejada en un pelaje oscuro, como el de los caballos marrones y negros, está polarizada. Parece ser también que la luz polarizada es como un caramelo para los tábanos, unas malditas moscas que les pueden transmitir enfermedades y que, para el que ha sido picado alguna vez por uno de ellos, son simplemente inolvidables. La piel blanca no polariza la luz que le llega, por lo que es menos atractiva para la mosca del caballo. Y ésa sería la gran ventaja de las cebras.

Con eso acabo esta entrada en la que hemos analizado, desde diversos puntos de vista, el porqué las cebras son animales con el cuerpo manchado a rayas blancas y negras. Espero que en la próxima reunión con los amigos os ayude a ganar la tradicional apuesta de si son negras a rayas blancas o blancas a rayas negras.


Sobre el autor:

jreguart ( )

 

{ 2 } Comentarios

  1. Gravatar Marcos Rial Midón | 28/06/2016 at 08:23 | Permalink

    En realidad la razón más aceptada actualmente, y que justifica que distintas ramas de los caballos hayan convergido a un diseño de rayas muy similares, es la siguiente:

    Las cebras son animales que viven en manada. Como bien dices, la vista de los leones (y leonas) no es como la nuestra (dentro de los mamíferos estamos entre los de mejor vista). Lo que se puede comprobar al ver las imágenes tal como las vería un león (hoy en día con los sistemas de vídeo que hay es muy fácil), es que cuando una manada de cebras, todas relativamente juntas, pasan corriendo delante de un león, éste es prácticamente incapaz de distinguir una cebra de otra. Dicho de otro modo, se lía con tanta raya, hasta el punto de que en lugar de ver cebras individuales ve un “borrón” de rayas indistinguibles. Así que el león se confunde y no es capaz de distinguir dónde atacar.

  2. Gravatar jreguart | 29/06/2016 at 08:23 | Permalink

    Hola Marcos,

    muchas gracias por tu ampliación sobre el tema de las cebras. Y por tu interés en seguirnos en El Cedazo. Espero que sigas colaborando con tus comentarios.

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