La ecolocalización evolucionó a partir de un ancestro común compartido, el Xenorophus
Un estudio proporciona nuevos conocimientos sobre cómo las ballenas dentadas y los delfines llegaron a navegar por el mundo submarino utilizando ondas sonoras.
Las ballenas y los delfines, que carecen de oídos externos, dependen de una técnica llamada ecolocalización para navegar y cazar en la oscuridad. Al igual que gritar y escuchar ecos, estos animales emiten sonidos agudos que rebotan en los objetos y se reflejan en ellos, lo que les permite mapear su entorno.
Sus cráneos y tejidos blandos cerca y dentro del espiráculo son asimétricos, lo que significa que una estructura en un lado es más grande o tiene una forma diferente que su contraparte en el otro lado. Este "desequilibrio" permite la producción de sonido. Al mismo tiempo, una mandíbula inferior llena de grasa conduce ondas sonoras al oído interno, lo que permite a los animales localizar de dónde provienen los sonidos (audición direccional).
Sin embargo, no se comprende del todo cómo desarrollaron las ballenas y los delfines este sofisticado "sonar incorporado".
Ahora, la investigación que tiene como coautor a Jonathan Geisler, Ph.D., profesor y catedrático de anatomía en el Instituto de Tecnología de Nueva York, y el primer autor, Robert Boessenecker, Ph.D., paleontólogo e investigador asociado en el Museo de Paleontología de la Universidad de California, proporciona pistas vitales.
Imagen: Los fósiles demuestran la asimetría vista en Xenorophus. Crédito: Robert Boessenecker
Los investigadores analizaron una gran colección de fósiles que incluía dos antiguas especies de delfines dentro del género Xenorophus, una de las cuales es nueva para la ciencia. Estas especies son algunos de los miembros primitivos de Odontoceti, el suborden de mamíferos marinos que incluye a todas las ballenas y delfines vivos que ecolocalizan.
Xenorophus era una gran criatura de aproximadamente tres metros de largo que nadaba en las aguas del este de América del Norte hace 25 a 30 millones de años y probablemente se alimentaba de peces, tiburones, tortugas marinas y pequeños mamíferos marinos. Externamente, se parecía a los delfines modernos, pero tenía varios dientes entrelazados en forma de molares, muy parecidos a los de un mamífero terrestre ancestral.
Al igual que los odontocetos actuales, Xenorophus tenía asimetría alrededor del espiráculo, aunque no tan pronunciada como sus parientes vivos. En particular, también tenía una clara torsión y desplazamiento del hocico varios grados hacia la izquierda. Estudios previos en otras ballenas antiguas (arqueocetos) sugieren que esta "curva del hocico" puede estar relacionada con la ubicación asimétrica de los cuerpos grasos en la mandíbula, lo que aumenta la capacidad auditiva direccional.
Sin embargo, Xenorophus llevó esto un paso más allá. Los gruesos cuerpos de sus mandíbulas inferiores, que funcionaban como oídos externos en los mamíferos terrestres, estaban inclinados, exagerando aún más la audición direccional. Esta curvatura del hocico y la inclinación de los cuerpos gruesos pueden haber sido similares a las orejas asimétricas de los búhos, que pueden detectar la ubicación precisa de sus presas basándose en sus sonidos.
Imagen: Reconstrucción esquelética de Xenorophus sloanii, modificada de la reconstrucción esquelética de Albertocetus por Boessenecker et al.
La nueva evidencia sugiere que Xenorophus, con una asimetría menos pronunciada cerca del espiráculo, puede no haber sido tan hábil para producir sonidos agudos o escuchar altas frecuencias como los odontocetos vivos. Sin embargo, pudo determinar la ubicación de los sonidos. Por lo tanto, Xenorophus probablemente marcó una transición clave en la historia de cómo llegaron a utiliza las ballenas y los delfinesr la ecolocalización.
"Si bien esta asimetría se observa en otras ballenas antiguas, Xenorophus muestra la más fuerte de todas las ballenas, delfines o marsopas, vivas o extintas", dijo Boessenecker. "Además, aunque la asimetría centrada en el espiráculo en los odontocetos actuales se remonta a Xenorophus y otros parientes, la torsión y el desplazamiento del hocico ya no se ven hoy en día. Esto sugiere que Xenorophus es una pieza crucial del rompecabezas para comprender cómo desarrollaron las ballenas y los delfines sus capacidades de ecolocalización".
Además, aunque muchos científicos se centran en la simetría en la naturaleza, Geisler dice que su nuevo estudio demuestra la importancia de examinar también la asimetría.
"La simetría biológica, o la imagen especular de partes del cuerpo a través de planos anatómicos, es una importante característica en la historia evolutiva de los animales y los humanos. Sin embargo, nuestra investigación muestra el importante papel de la asimetría en la adaptación a diferentes entornos, y que la asimetría debe investigarse de cerca en los fósiles, en lugar de descartarla como variación individual o suponer que es causada por una distorsión geológica", dice.
Como siguiente paso, los investigadores examinarán otros odontocetos y buscarán el hocico doblado hacia un lado. Estos estudios futuros podrían ayudar a determinar si la característica estaba muy extendida.
El estudio se ha publicado en Diversity: New Skeletons of the Ancient Dolphin Xenorophus sloanii and Xenorophus simplicidens sp. nov. (Mammalia, Cetacea) from the Oligocene of South Carolina and the Ontogeny, Functional Anatomy, Asymmetry, Pathology, and Evolution of the Earliest Odontoceti
