updated 2:26 PM CET, Dec 1, 2016

Cráneos asimétricos ayudaron a las ballenas primitivas a encontrar la dirección de los sonidos

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Basilosaurus isis, reconstrucción a partir de un esqueleto

Los cráneos asimétricos son una característica del grupo de ballenas modernas conocidas como "odontocetos" o ballenas dentadas

Cráneos asimétricos pueden haber ayudado a las ballenas primitivas a encontrar la dirección de los sonidos en el agua y no solamente, como se pensaba anteriormente, con una adaptación posterior en relación con la ecolocación.

Científicos afiliados con la Universidad de Michigan y financiados por la National Science Foundation (NSF) informan sobre el hallazgo en un artículo publicado en línea esta semana en la revista Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias.

Los cráneos asimétricos son una característica bien conocida del grupo de ballenas modernas conocidas como "odontocetos" o ballenas dentadas.

Estas ballenas también tienen muy modificadas las estructuras nasales con las que producen sonidos de alta frecuencia para la ecolocalización - una especie de sonar biológico usado para navegar y encontrar comida.

Basilosaurus isis, modelo en 3d del cráneoEl otro grupo de ballenas modernas, "misticetos" o ballenas, tienen cráneos simétricos y no usan ecolocalización.

Estas observaciones llevaron a los científicos a creer que los arqueocetos - antiguas ballenas extintas que dieron origen a todas las ballenas modernas - tenían cráneos simétricos, y que más tarde desarrollaron una asimetría en las ballenas dentadas de acuerdo con la ecolocalización, según dice H. Richard Lane, director del programa en la División de Ciencias de la Tierra de la NSF, que financió la investigación.

Pero un nuevo análisis de los cráneos de archaeocetos por la paleontóloga Julia Fahlke y coautores de la Universidad de Michigan muestra que la asimetría evolucionó mucho antes, como parte de una serie de rasgos relacionados con la audición direccional en el agua.

"Esto significa que la asimetría inicial en las ballenas no está relacionada con la ecolocalización", dijo Fahlke, que está trabajando con el científico Philip Gingerich del Museo de Paleontología de la Universidad de Michigan.

La intención de Fahlke era estudiar un aspecto completamente diferente de la evolución de las ballenas: la forma del diente y su función.

Basilosaurus isis, reconstrucción artística"Las ballenas modernas no mastican sus alimentos", dijo Fahlke. "Las ballenas dentadas simplemente muerden y tragan, y otras sin dentar filtran la alimentación. Pero los arqueocetos tienen patrones característicos de desgaste en los dientes que muestran que han estado masticando su comida".

Al estudiar los patrones de desgaste esperaba reconstruir cómo y qué comían las ballenas primitivas, y cómo cambiaron con el tiempo sus hábitos alimenticios.

Ella empezó por estudiar el cráneo del Basilosaurus Isis, una serpiente ballena depredadora que vivió hace 37 millones de años, mediante un modelo digital en tres dimensiones generado por tomografías computarizadas de los fósiles que se han adquirido por el Departamento de Radiología en la Universidad de Michigan Medical School.

El cráneo real en que se basa el modelo era asimétrico, pero en un primer momento Fahlke y sus colegas rechazaron la irregularidad.

"Pensamos que, como todos los demás antes que nosotros, esto podría haber ocurrido durante el enterramiento y la fosilización", dijo Fahlke.

"Bajo la presión de los sedimentos, los fósiles con frecuencia se deforman".

Para corregir la deformación, el coautor Aaron Wood de la Universidad de Florida enderezó el cráneo en el modelo digital.

Pero cuando Fahlke comenzó a trabajar con la "corrección" del modelo, las mandíbulas simplemente no encajaban bien. "Finalmente me di cuenta: tal vez los cráneos del archaeoceto eran realmente asimétricos", dijo.

Fahlke comenzó a examinar cráneos de archaeocetos y, para su sorpresa, "todos ellos mostraron el mismo tipo de asimetría - una curva hacia la izquierda cuando se les mira de arriba hacia abajo", dijo.

Para el estudio de la asimetría de una manera más rigurosa, Fahlke y colegas seleccionaron seis cráneos bien conservados que no mostraban signos de deformación artificial y midieron su desviación de una línea recta trazada desde el hocico hasta la parte posterior del cráneo.

Para la comparación, se hicieron mediciones similares de los cráneos simétricos de los artiodáctilos, el grupo de los mamíferos terrestres de los que evolucionaron las ballenas.

"En conjunto, los seis cráneos se desviaban significativamente de la simetría", dijo Fahlke. "Tomados individualmente, cuatro de ellos se desvían de forma significativa".

relación evolutiva entre las ballenas archaeocetos y las modernas

Los otros dos aparecen asimétricos, pero sus medidas se encuentran dentro del rango de la muestra comparativa simétrica.

"Esto demuestra que la asimetría existía mucho antes de lo previsto - antes de la división de las ballenas y las ballenas dentadas", dijo Fahlke.

"Esto significa que las primeras ballenas tuvieron cráneos asimétricos, que más tarde se convirtieron en simétricos".

Los autores también muestran en su artículo que la asimetría en el archaeoceto es una torsión en tres dimensiones, o giro que afecta a todo el cráneo, en lugar de sólo una curva en dos dimensiones.

Curiosamente, los arqueocetos tienen estructuras similares a las que se conocen en las ballenas dentadas para funcionar en la audición direccional en el agua: los cuerpos de grasa en su mandíbula inferior que hacen de guía a las ondas de sonido a los oídos, y un área de hueso en la parte externa de cada mandíbula inferior lo suficientemente delgada para vibrar y transmitir las ondas sonoras en la grasa corporal.

excavación en Egipto del fósil de Basilosaurus isisEsta adaptación, junto con el aislamiento acústico de la región del oído del resto del cráneo, parece haber evolucionado en conjunto con la asimetría.

La relación entre la asimetría y la audición direccional no es exclusiva de las ballenas, Fahlke dijo.

"Los búhos tienen aberturas asimétricas en el oído que les ayudan a discriminar el susurro de las hojas del rastro de un ratón", dijo Fahlke.

"Esta capacidad también sería de gran ayuda cuando usted está tratando de detectar a sus presas en el agua, por lo que interpretamos el mismo tipo de mecanismo de funcionamiento para los arqueocetos".

Además de Fahlke, Gingerich y Wood, los autores del estudio incluyen a Robert Welsh de la Universidad de Michigan Medical School.

La financiación también fue proporcionada por la Fundación Alexander von Humboldt y la National Geographic Society.

Fuente: National Science Foundation (NSF)

Artículo científico: Cranial asymmetry in Eocene archaeocete whales and the evolution of directional hearing in water

Crédito imágenes: Giorgio Pilleri, Julia Fahlke, Philip Gingerich y John Klausmeyer