29.6: Mamíferos

Habilidades para Desarrollar

• Nombrar y describir las características distintivas de los tres grupos principales de mamíferos
• Describir la línea de descendencia propuesta que produjo mamíferos
• Enumere algunas características derivadas que pueden haber surgido en respuesta a la necesidad de los mamíferos de un metabolismo constante y de alto nivel

Los mamíferos son vertebrados que poseen pelo y glándulas mamarias. Varias otras características son distintivas de los mamíferos, incluyendo ciertas características de la mandíbula, esqueleto, tegumento y anatomía interna. Los mamíferos modernos pertenecen a tres clados: monotremos, marsupiales y euterios (o mamíferos placentarios).

Características de los Mamíferos

La presencia de pelo es uno de los signos más evidentes de un mamífero. Aunque no es muy extenso en ciertas especies, como las ballenas, el pelo tiene muchas funciones importantes para los mamíferos. Los mamíferos son endotérmicos y el cabello proporciona aislamiento para retener el calor generado por el trabajo metabólico. El pelo atrapa una capa de aire cerca del cuerpo, reteniendo el calor. Junto con el aislamiento, el cabello puede servir como mecanismo sensorial a través de cabellos especializados llamados vibrisas, más conocidos como bigotes. Estos se adhieren a los nervios que transmiten información sobre la sensación, lo que es particularmente útil para los mamíferos nocturnos o excavadores. El cabello también puede proporcionar coloración protectora o ser parte de la señalización social, como cuando el pelo de un animal se pone “de punta”.

El tegumento de mamíferos, o piel, incluye glándulas secretoras con diversas funciones. Las glándulas sebáceas producen una mezcla lipídica llamada sebo que se secreta en el cabello y la piel para resistencia al agua y lubricación. Las glándulas sebáceas se encuentran sobre la mayor parte del cuerpo. Las glándulas ecrinas producen sudor, o transpiración, que se compone principalmente de agua. En la mayoría de los mamíferos, las glándulas ecrinas se limitan a ciertas áreas del cuerpo, y algunos mamíferos no las poseen en absoluto. Sin embargo, en los primates, especialmente los humanos, el sudor ocupa un lugar destacado en la termorregulación, regulando el cuerpo a través del enfriamiento evaporativo. Las glándulas sudoríparas se encuentran sobre la mayor parte de la superficie corporal en primates. Las glándulas apocrinas, o glándulas olfativas, secretan sustancias que se utilizan para la comunicación química, como en las zorrillos. Las glándulas mamarias producen leche que se utiliza para alimentar a los recién nacidos. Mientras que los monotremos masculinos y los euterios poseen glándulas mamarias, los marsupiales masculinos no. Es probable que las glándulas mamarias sean glándulas sebáceas o ecrinas modificadas, pero su origen evolutivo no está del todo claro.

El sistema esquelético de los mamíferos posee muchas características únicas. La mandíbula inferior de los mamíferos consiste en un solo hueso, el dentario. Las mandíbulas de otros vertebrados están compuestas por más de un hueso. En mamíferos, el hueso dentario se une al cráneo en el hueso escamoso, mientras que en otros vertebrados, el hueso cuadrático de la mandíbula se une con el hueso articular del cráneo. Estos huesos están presentes en los mamíferos, pero se han modificado para funcionar en la audición y formar huesos en el oído medio (Figura\(\PageIndex{1}\)). Otros vertebrados poseen solo un hueso del oído medio, el estribo. Los mamíferos tienen tres: el maleo, el incus y el estribo. El maleo se originó a partir del hueso articular, mientras que los incus se originaron del hueso cuadrático. Esta disposición de los huesos de la mandíbula y la oreja ayuda a distinguir los mamíferos fósiles de los fósiles de otras sinápsidas.

Figura\(\PageIndex{1}\): Los huesos del oído interno de los mamíferos se modifican a partir de los huesos de la mandíbula y el cráneo. (crédito: NCI)

El músculo aductor que cierra la mandíbula está compuesto por dos músculos en mamíferos: el temporal y el masetero. Estos permiten el movimiento de lado a lado de la mandíbula, haciendo posible la masticación, lo cual es exclusivo de los mamíferos. La mayoría de los mamíferos tienen dientes heterodontos, lo que significa que tienen diferentes tipos y formas de dientes en lugar de solo un tipo y forma de diente. La mayoría de los mamíferos son difiodontes, lo que significa que tienen dos juegos de dientes en su vida: dientes caducifolios o “de leche”, y dientes permanentes. Otros vertebrados son polifiodontes, es decir, sus dientes son reemplazados a lo largo de toda su vida.

Los mamíferos, al igual que las aves, poseen un corazón de cuatro cámaras. Los mamíferos también cuentan con un grupo especializado de fibras cardíacas localizadas en las paredes de su aurícula derecha llamadas nódulo sinoauricular, o marcapasos, que determina la frecuencia a la que late el corazón. Los eritrocitos de mamíferos (glóbulos rojos) no tienen núcleos, mientras que los eritrocitos de otros vertebrados están nucleados.

Los riñones de los mamíferos tienen una porción de la nefrona llamada asa de Henle o asa nefrítica, lo que permite a los mamíferos producir orina con una alta concentración de solutos, superior a la de la sangre. Los mamíferos carecen de un sistema portal renal, que es un sistema de venas que mueve la sangre desde las extremidades posteriores o inferiores y la región de la cola hasta los riñones. Los sistemas portal renales están presentes en todos los demás vertebrados excepto en los peces sin mandíbula. La vejiga urinaria está presente en todos los mamíferos.

Los cerebros de mamíferos tienen ciertas características que difieren de otros vertebrados. En algunos, pero no en todos los mamíferos, la corteza cerebral, la parte más externa del cerebro, está muy plegada, permitiendo una mayor superficie de la que es posible con una corteza lisa. Los lóbulos ópticos, ubicados en el mesencéfalo, se dividen en dos partes en mamíferos, mientras que otros vertebrados poseen un solo lóbulo indiviso. Los mamíferos euterianos también poseen una estructura especializada que une los dos hemisferios cerebrales, llamados cuerpo calloso.

Evolución de los Mamíferos

Los mamíferos son sinápsidos, es decir, tienen una sola abertura en el cráneo. Son las únicas sinápsidas vivas, ya que las formas anteriores se extinguieron por el periodo Jurásico. Los sinápsidos tempranos no mamíferos se pueden dividir en dos grupos, los pelycosaurios y los terapidos. Dentro de las terapias, se piensa que un grupo llamado los cinodontes son los ancestros de los mamíferos (Figura\(\PageIndex{2}\)).

Figura\(\PageIndex{2}\): Se cree que los cinodontos, que aparecieron por primera vez en el período Pérmico Tardío hace 260 millones de años, son los antepasados de los mamíferos modernos. (crédito: Nobu Tamura)

Una característica clave de las sinápsidas es la endotermia, más que la ectotermia observada en la mayoría de los otros vertebrados. El aumento de la tasa metabólica requerida para modificar internamente la temperatura corporal fue de la mano con cambios en ciertas estructuras esqueléticas. Los sinápsidos posteriores, que tenían características más evolucionadas exclusivas de los mamíferos, poseen mejillas para sostener alimentos y dientes heterodontos, los cuales están especializados para masticar, descomponer mecánicamente los alimentos para acelerar la digestión y liberar la energía necesaria para producir calor. Masticar también requiere la capacidad de masticar y respirar al mismo tiempo, lo que se ve facilitado por la presencia de un paladar secundario. Un paladar secundario separa el área de la boca donde se produce la masticación del área de arriba donde ocurre la respiración, permitiendo que la respiración continúe ininterrumpidamente durante la masticación. Un paladar secundario no se encuentra en los pelycosaurios sino que está presente en los cinodontos y mamíferos. La mandíbula también muestra cambios de sinápsidos tempranos a posteriores. El arco cigomático, o pómulo, está presente en mamíferos y terapias avanzadas como los cinodontes, pero no está presente en los pelycosaurios. La presencia del arco cigomático sugiere la presencia del músculo masetero, que cierra la mandíbula y funciona en la masticación.

En el esqueleto apendicular, la cintura escapular de los mamíferos therianos se modifica a partir de la de otros vertebrados en que no posee un hueso procoracoide ni una interclavícula, y la escápula es el hueso dominante.

Los mamíferos evolucionaron a partir de terapias en el período Triásico tardío, ya que los primeros fósiles de mamíferos conocidos son del período Jurásico temprano, hace unos 205 millones de años. Los primeros mamíferos eran pequeños, aproximadamente del tamaño de un pequeño roedor. Los mamíferos comenzaron a diversificarse por primera vez en la Era Mesozoica, desde el Jurásico hasta el Cretácico, aunque la mayoría de estos mamíferos se extinguieron al final del Mesozoico. Durante el periodo Cretácico, otra radiación de mamíferos comenzó y continuó a través de la Era Cenozoica, hace unos 65 millones de años.

Mamíferos Vivos

Los euterios, o mamíferos placentarios, y los marsupiales juntos comprenden el clado de mamíferos therianos. Los monotremos, o metaterianos, forman su clado hermano.

Hay tres especies vivas de monotremos: el ornitorrinco y dos especies de equidnas, o osos hormigueros espinosos. El ornitorrinco de pico coriáceo pertenece a la familia Ornithorhynchidae (“pico de pájaro”), mientras que los equidnas pertenecen a la familia Tachyglossidae (“lengua pegajosa”) (Figura\(\PageIndex{3}\)). El ornitorrinco y una especie de equidna se encuentran en Australia, y la otra especie de equidna se encuentra en Nueva Guinea. Los monotremos son únicos entre los mamíferos ya que ponen huevos, en lugar de dar a luz a crías vivas. Las cáscaras de sus huevos no son como las cáscaras duras de las aves, sino que son una cáscara coriácea, similar a las cáscaras de los huevos de reptiles. Los monotremes no tienen dientes.

Figura\(\PageIndex{3}\): (a) The platypus, a monotreme, possesses a leathery beak and lays eggs rather than giving birth to live young. (b) The echidna is another monotreme. (credit b: modification of work by Barry Thomas)

Marsupials are found primarily in Australia, though the opossum is found in North America. Australian marsupials include the kangaroo, koala, bandicoot, Tasmanian devil (Figure \(\PageIndex{4}\)), and several other species. Most species of marsupials possess a pouch in which the very premature young reside after birth, receiving milk and continuing to develop. Marsupials differ from eutherians in that there is a less complex placental connection: The young are born at an extremely early age and latch onto the nipple within the pouch.

Figure \(\PageIndex{4}\): The Tasmanian devil is one of several marsupials native to Australia. (credit: Wayne McLean)

Eutherians are the most widespread of the mammals, occurring throughout the world. There are 18 to 20 orders of placental mammals. Some examples are Insectivora, the insect eaters; Edentata, the toothless anteaters; Rodentia, the rodents; Cetacea, the aquatic mammals including whales; Carnivora, carnivorous mammals including dogs, cats, and bears; and Primates, which includes humans. Eutherian mammals are sometimes called placental mammals because all species possess a complex placenta that connects a fetus to the mother, allowing for gas, fluid, and nutrient exchange. While other mammals possess a less complex placenta or briefly have a placenta, all eutherians possess a complex placenta during gestation.

Summary

Mammals in general are vertebrates that possess hair and mammary glands. The mammalian integument includes various secretory glands, including sebaceous glands, eccrine glands, apocrine glands, and mammary glands. Mammals are synapsids, meaning that they have a single opening in the skull. A key characteristic of synapsids is endothermy rather than the ectothermy seen in other vertebrates. Mammals probably evolved from therapsids in the late Triassic period, as the earliest known mammal fossils are from the early Jurassic period. There are three groups of mammals living today: monotremes, marsupials, and eutherians. Monotremes are unique among mammals as they lay eggs, rather than giving birth to young. Eutherian mammals are sometimes called placental mammals, because all species possess a complex placenta that connects a fetus to the mother, allowing for gas, fluid, and nutrient exchange.

Glossary

apocrine gland

scent gland that secretes substances that are used for chemical communication

dentary

single bone that comprises the lower jaw of mammals

diphyodont

refers to the possession of two sets of teeth in a lifetime

eccrine gland

sweat gland

eutherian mammal

mammal that possesses a complex placenta, which connects a fetus to the mother; sometimes called placental mammals

heterodont tooth

different types of teeth that are modified for different purposes

mammal

one of the groups of endothermic vertebrates that possesses hair and mammary glands

mammary gland

in female mammals, a gland that produces milk for newborns

marsupial

one of the groups of mammals that includes the kangaroo, koala, bandicoot, Tasmanian devil, and several other species; young develop within a pouch

monotreme

egg-laying mammal

Ornithorhynchidae

clade that includes the duck-billed platypus

sebaceous gland

in mammals, a skin gland that produce a lipid mixture called sebum

Tachyglossidae

clade that includes the echidna or spiny anteater