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Las extremidades delanteras de la rana pueden adaptarse para el amor y el agua.

imagen: Los radios y los antebrazos de las ranas adultas siempre están fusionados en una sola estructura, como se muestra en este modelo 3D de una rana fantasma que da a luz, Hadromophryne natalensis.
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Crédito: Modelo del Museo de Florida por Blackburn Laboratory

Estira el 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 dos huesos en su antebrazo, llamados radio y cúbito, que 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 no están conectados.

Para las ranas, es una historia diferente. El radio y el cúbito de la rana se fusionan en un solo hueso, que los científicos creen que actúa como un amortiguador al saltar. en nuevo estudio Publicado en Diario de anatomíaInvestigadores del Museo de Historia Natural de Florida han demostrado que sus patas torcidas también pueden ser una adaptación para pelear y agarrar parejas durante la reproducción.

Según la autora principal Rachel Keefe, quien recientemente recibió un doctorado en zoología de la Universidad de Florida, los hallazgos tienen sentido, dado que no todas las ranas están tan interesadas en la idea de saltar.

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 deslizan. Hay ranas arborícolas que trepan en su mayoría como monos; Hay ranas que viven principalmente bajo el agua; Luego están las ranas que caminan en su mayoría. Las ranas han evolucionado para moverse de muchas maneras, pero los huesos del radio y el cúbito siempre se fusionan».

Un cierto grado de fusión entre estos dos huesos no es una característica de las ranas. Los animales como los caballos, las cabras y los murciélagos tienen radios y antebrazos semihinchados, lo que probablemente los convierte en excelentes corredores y voladores.

La fusión interósea también es beneficiosa para los animales que saltan, de los cuales las ranas son campeones inigualables entre los vertebrados. Los sapos americanos, por ejemplo, se encuentran entre los más grandes registrados y pueden saltar hasta seis pies. Para que un hombre humano de longitud promedio logre una hazaña similar, necesitaría saltar unos 50 pies hacia adelante.

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

Para investigar esta pregunta, Keeffe usó el modelado 3D para determinar qué tan bien estaban los huesos de las ranas durante el salto y, al mismo tiempo, agregó simulaciones de apareamiento. La reproducción de la rana generalmente involucra al macho sosteniendo la espalda de la hembra con sus brazos, un comportamiento conocido como ampelexus.

El Florida Museum cuenta con una gran colección de especímenes digitales gracias a Proyecto Vertebrado Abierto, lo que significa que Keeffe tiene varias referencias para elegir para modelar los huesos del brazo. En el transcurso de varios meses en 2020 y 2021, hice un modelo del antebrazo de la rana a partir de un espécimen de museo junto con modelos virtuales de diversos grados de fusión entre el radio y el cúbito.

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 el otro con un hueso en lugar de dos. Cada uno de estos modelos tenía una variante en la que los huesos eran sólidos en lugar de huecos como lo son en vida.

Keeffe simuló saltos utilizando un software que los ingenieros suelen utilizar cuando construyen cosas como puentes y transbordadores espaciales. En cada caso, diseñé una gran cantidad de fuerza en el extremo del hueso unido al pie para crear el peor de los casos.

Sus resultados no fueron inmediatamente obvios. Tanto en las simulaciones de salto como de apareamiento, el modelo hipotético semi-tensado experimentó cantidades más bajas de estrés que el modelo fundido de Radioulna que las ranas ya tenían. Este fue el caso en todas las simulaciones, independientemente de si los huesos eran huecos o sólidos.

Keefe cree que la respuesta probablemente tenga algo que ver con equilibrar la altura a la que la rana puede saltar y cuánto impacto puede soportar al aterrizar.

«El modelo semiusado tiene menos presión, pero también tiene un poco más de volumen y, por lo tanto, de peso, en comparación con el modelo American Frog que probamos», dijo. «Si fusionas dos huesos, mejoras la fuerza mientras reduces el peso».

Los huesos más gruesos y livianos son útiles para los saltadores que no pueden soportar el peso de un esqueleto pesado.

Sin embargo, esto no explica por qué las ranas que no saltan conservan el hueso fusionado. Según sus hallazgos, los huesos masculinos fusionados reciben más estrés durante la práctica de apareamiento de los cordados que los huesos semipartidos. Amplexus puede durar semanas o incluso meses en algunas especies y alcanza 52 veces el peso De la rana macho en la fuerza de cierre. A menudo se sabe que las ranas macho son territoriales y usan regularmente sus extremidades delanteras para pelear por posibles parejas, todo lo cual lleva a la posibilidad muy real de que sus huesos se rompan o se rompan si no son lo suficientemente fuertes.

Tenga en cuenta que el impacto de la caída se extiende por la mayor parte del antebrazo. Sin embargo, durante la incrustación, la presión se limitó a un lugar: el punto exacto donde el tendón se une al hueso. También ha sucedido que los huesos de las articulaciones son más estables. Si bien el cierre ejerce menos presión sobre el hueso parcialmente fusionado, el tendón que crea esta presión solo se puede unir 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 los diferentes tipos y espera recrear esta experiencia para otros tipos de movimiento, utilizando estos modelos como punto de comparación. También planea imprimir en 3D los modelos existentes para ver qué tan bien pueden soportar las simulaciones digitales. «Espero usarlo con la mayor frecuencia posible, considerando el tiempo que lleva hacerlo», dijo.


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