Algunas especies cambiaron la forma del cráneo para concentrarse en navegar bajo el agua
Los investigadores descubrieron que diferentes grupos de ballenas y delfines toman diferentes rutas a medida que se desarrollan en un delicado acto de equilibrio entre su historia evolutiva y el entorno actual.
Las ballenas sobrescriben su propia historia evolutiva cuando juntan sus cabezas.
Un nuevo estudio investigó cómo los cráneos de ballenas y delfines, conocidos colectivamente como cetáceos, cambian durante el desarrollo para permitirles la ecolocalización.
Los investigadores descubrieron que, si bien todas las ballenas dentadas comienzan su desarrollo con cráneos simétricos, algunas especies adquieren rápidamente cabezas torcidas para concentrarse en navegar bajo el agua.
El estudio encontró que incluso las ballenas lejanamente emparentadas pueden desarrollar estructuras muy similares en ejemplos extremos de evolución convergente, donde las especies no emparentadas se desarrollan de manera similar cuando se exponen a las mismas presiones evolutivas.
La Dra. Agnese Lanzetti, investigadora del Museo de Historia Natural de Londres y autora principal del artículo, dice: "Este es el primer estudio que ha analizado la ontogenia, o el proceso de desarrollo, en la asimetría de los cetáceos". "Descubrimos que mientras las marsopas mantienen cráneos simétricos a lo largo de su desarrollo, los cráneos de otras ballenas se vuelven asimétricos rápidamente".
"Sus diferencias evolutivas se pierden por completo a medida que las ballenas se adaptan a su entorno y estudiar estos cambios puede ayudarnos a comprender mejor cómo evolucionaron estos mamíferos marinos".
¿Cómo se desarrollan los cetáceos?
Los cetáceos se encuentran entre los animales con los períodos de gestación más largos del mundo.
La ballena azul, el animal más grande de la Tierra, tarda hasta un año en producir una cría, mientras que los cachalotes pueden tardar hasta 16 meses. Sin embargo, el tamaño no lo es todo, ya que las orcas pueden tener períodos de gestación de hasta 18 meses. Las diferencias entre los diferentes cetáceos probablemente estén relacionadas con el entorno en el que viven y el desarrollo de sus crías al nacer.
Agnese y sus coautores querían investigar cómo este proceso de desarrollo, desde el embrión hasta la cría, conduce a la asimetría del cráneo y la capacidad de las ballenas dentadas, como los cachalotes, para ecolocalizarse mediante un sonido agudo.
"Se cree que los cráneos asimétricos y los cuerpos gordos de las ballenas dentadas les ayudan a detectar el sonido direccionalmente", explica Agnese. "Si sus cráneos fueran simétricos, entonces el sonido tocaría ambos lados de la cabeza al mismo tiempo. Con una cabeza asimétrica, los ecos hacen contacto con el cráneo en diferentes momentos, lo que permite que un cetáceo calcule la dirección y la distancia de un objeto".
Usando modelos 3D, los investigadores midieron la forma y el tamaño de los cráneos de cinco grupos de ballenas dentadas, incluidos delfines oceánicos, ballenas beluga y marsopas, en diferentes etapas del desarrollo de los cetáceos.
Se descubrió que las ballenas más pequeñas, las marsopas, eran un caso atípico, mostrando muy pocos cambios en la forma del cráneo entre un feto y un juvenil.
Imagen: Los cráneos de marsopa son muy simétricos, a diferencia de sus parientes, ya que utilizan un estilo diferente de ecolocalización.
"Descubrimos que las marsopas tienen cráneos muy simétricos en el útero, y esto no cambia", dice Agnese. "A diferencia de todas las demás ballenas dentadas, nunca se vuelven asimétricas. Esto puede deberse a que para comunicarse usan sonidos de alta frecuencia de banda estrecha (NBHF), que son más altos que los que usan otras especies".
"Sin embargo, otras especies que usan NBHF, como el cachalote pigmeo, tienen cráneos muy asimétricos, por lo que puede ser que un requisito para usar sonidos NBHF sea crecer durante un período corto hasta un tamaño corporal pequeño".
¿Cómo afectaron a su desarrollo los puntos de inflexión en la evolución de las ballenas?
Los investigadores rastrearon el desarrollo de cráneos asimétricos a lo largo de la historia, y los primeros ejemplos se encontraron en las primeras ballenas dentadas conocidas como Xenorophidae que vivieron hace más de 30 millones de años.
Muchos grupos durante la evolución temprana de las ballenas dentadas todavía tenían cráneos simétricos, como Kentriodontidae, los ancestros tanto de las ballenas beluga como de las marsopas. A medida que los ancestros de las ballenas beluga desarrollaron un cráneo asimétrico para adaptarse a su hábitat, perdieron la capacidad de escuchar los sonidos NBHF, que las marsopas conservaron.
Imagen: Patrones alométricos en la ontogenia prenatal y posnatal de taxones de ballenas dentadas y sus ancestros directos
Los drásticos cambios en su desarrollo prenatal han provocado que los cráneos de las modernas ballenas beluga se desarrollen de manera muy asimétrica. Como resultado, sus cráneos parecen muy similares a los de los calderones, a pesar de que ambos grupos están separados por 20 millones de años de evolución.
"Estas diferencias evolutivas se pierden por completo porque las ballenas se han adaptado a su entorno", dice Agnese. "Aunque las belugas y los calderones viven en hábitats muy diferentes, tienden a hacer las cosas de manera similar. Son animales sociales, se alimentan de presas de cuerpo blando similares y se alimentan en entornos complejos".
"A lo largo de la evolución, han desarrollado canales del oído interno que tienen formas muy similares en los adultos de ambos grupos, aunque comienzan su desarrollo en lugares muy diferentes".
Los científicos esperan centrar su atención ahora en las ballenas barbadas que, a diferencia de sus parientes dentados, no pueden ecolocalizar.
"Hay 12 especies de ballenas barbadas en total, significativamente menos que las ballenas dentadas, y si miras los cráneos, todas comparten las mismas características principales", dice Agnese. "Creo que hay algo acerca de cómo se desarrollan para ser aprendido allí".
"Las ballenas barbadas en particular se vuelven especialmente grandes, mientras que la única ballena dentada muy grande es el cachalote. Creo que hay interesantes diferencias en su desarrollo que ayudarán a explicar por qué un grupo es mucho más diverso y adaptable que el otro".
El estudio se ha publicado en Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences: The ontogeny of asymmetry in echolocating whales
