La rana y la evolución de la rodilla

El grupo de trabajo dirigido por Virginia Abdala, investigadora independiente del CONICET en el Instituto de Biodiversidad Neotropical (IBN, CONICET-UNT), compuesto también por María Laura Ponssa, investigadora adjunta, y Miriam Vera, becaria doctoral, ambas pertenecientes a la Unidad Ejecutora Lillo (UEL, CONICET-Fundación Miguel Lillo), descubrió que las patas traseras de algunas especies de ranas tienen rótulas compuestas de cartílago denso y fibroso (en lugar de hueso) mucho más adecuadas para absorber el esfuerzo de saltar que la rótula ósea de los humanos u otros mamíferos.

Este hallazgo modificaría el momento de origen de la rótula en animales ya que hasta ahora se atribuía su surgimiento a la llegada de especies con cuatro extremidades que se trasladaron a la tierra a poner huevos (tetrápodos amniotas). Esta investigación muestra que el proceso realmente comenzó mucho antes con el fibrocartílago en las ranas.

“Este descubrimiento es importante porque estamos obligados a reconsiderar nuestras deducciones sobre el papel, la función y la evolución de este tipo de rótula. Su composición de tejido nos está diciendo que tal vez con otro tipo de tapa de rodilla nosotros – los seres humanos – podríamos lograr un rendimiento de salto mucho mejor”, reflexiona Virginia Abdala.

Primero lo primero

La rótula o patela es un hueso redondo y aplanado situado en la cara anterior de la rodilla, cuya misión es articular su movimiento. Es el hueso más grande de los llamados huesos sesamoideos que son pequeños, redondeados; están embebidos en los tendones y asociados a articulaciones. Su función es modificar la presión, disminuir la fricción y ocasionalmente modificar el vector de tracción del músculo.

La función principal de la rótula es aumentar la eficacia del cuádriceps al potenciar el brazo de palanca del mecanismo extensor. Gracias a la rótula es posible permanecer erguido, saltar, correr, trotar y caminar, entre otros movimientos.

Hasta ahora se pensaba – incluso es lo que dicen las definiciones de libros de biología – que los tetrápodos más primitivos como los anfibios no poseían esta rótula.

“Es posible que esto haya pasado desapercibido hasta ahora porque no son claramente visibles en los huesos de las piernas de rana sin utilizar un microscopio”, explica Abdala y agrega que analizaron esqueletos completos de 20 especies, pero sólo pudieron ver rótulas en los ocho ejemplares en los que analizaron los tejidos.

Un componente anti-estrés

“Encontramos dos sesamoideos, es decir, estructuras esqueléticas que se interpretan como asociadas a estrés mecánico. Esta asociación puede ser muy amplia, desde la ayuda al deslizamiento de los tendones, hasta la protección de los tendones y las articulaciones. En este caso estas dos estructuras están protegiendo probablemente la rodilla del enorme esfuerzo mecánico, necesario para el salto de las ranas”, expresa la investigadora.

Esta rótula cartilaginosa estaría relacionada con la locomoción en la tierra y la necesidad de reforzar ciertos puntos para asegurar el desplazamiento eficiente de los miembros posteriores. Además, la posición de reposo en las ranas es análoga a la posición de salto en los seres humanos, por lo que la rodilla de las ranas está bajo estrés constante. La presencia de este tipo de rótula podría aliviar el estrés, ya que este tejido se encuentra en las zonas del cuerpo sometidos a alta carga mecánica. De esta manera, y debido a su gran elasticidad, es adecuada para absorber las grandes fuerzas ejercidas durante el acto de saltar.

Con el tiempo, los animales evolucionaron para caminar en vez de confiar tan pesadamente en el salto y se desarrollaron las rótulas óseas, mejor adaptadas a esto. No obstante, cuando los humanos saltan, no hay suficiente elasticidad en la rótula ósea para absorber estas fuerzas, provocando lesiones e inflamación de los tendones subyacentes, lo que se conoce como tendinitis patelar o rodilla del saltador.

Debate y proyecciones

Este trabajo y su correspondiente paper, publicado por las investigadoras este año en la revista científica The Anatomical Record, generó un intenso debate en la comunidad científica y ulteriores publicaciones periodísticas, notas radiales y encuentros de investigadores.

El estudio es relevante porque cuestiona acerca del origen de la rótula en tetrápodos, y plantea que la rana cuenta con una rótula cartilaginosa. Además, provee datos para el diseño en el campo de la ingeniería de tejidos. “Nuestro grupo planea profundizar el estudio de la resistencia de los materiales biológicos a través del análisis de las características físicas de los tendones con y sin sesamoideos”, concluye Abdala sobre el camino a seguir. De este modo , el análisis promete ir un poco más allá, quién sabe qué otros datos las ranas pueden arrojar.