Los científicos miden los latidos del corazón de las ballenas para desentrañar uno de los mayores misterios de la biología
El corazón de la musaraña etrusca, uno de los mamíferos más pequeños del mundo, late increíblemente rápido, hasta 1.500 veces por minuto, o 25 veces por segundo. El corazón humano, en comparación, es lento, late solo de 60 a 100 veces por minuto.
Luego está el corazón de la ballena azul, el animal más grande que jamás haya existido. Estos gigantes marinos pueden ser más largos que dos autobuses escolares, y sus corazones, que son aproximadamente del tamaño de un sofá de dos plazas y pesan más de 450 kg, laten tan solo dos veces por minuto.
Si pusieras un enorme estetoscopio en el pecho de una ballena azul bajo el agua, podría sonar más o menos así.
Ese clip se produjo utilizando datos reales que los científicos recopilaron hace unos años de una ballena azul en la Bahía de Monterey, California. El corazón latía lentamente cuando el animal se zambullía, pero cuando llegaba a la superficie para respirar, la frecuencia se aceleraba dramáticamente, alcanzando los 37 latidos por minuto.
En los últimos años, los científicos han descubierto cómo escuchar los latidos del corazón de las ballenas salvajes. No están interesados en comprobar los signos vitales de estos animales per se, sino en tratar de responder a una de las preguntas más fundamentales de la biología: ¿Qué tan grande puede llegar a ser un animal en la Tierra?
Medir la frecuencia cardíaca de las ballenas azules, que son más grandes que los dinosaurios, revela que el tamaño del cuerpo podría estar limitado por el tamaño del corazón. Y con herramientas de monitoreo más avanzadas, también podría ayudar a los científicos a proteger a estos gigantes marinos de una de las amenazas más misteriosas del océano.
¿Cómo se hicieron tan grandes las ballenas azules?
La respuesta corta: comida. Hace varios millones de años, las ballenas azules evolucionaron para darse atracones de diminutos crustáceos llamados krill, que son muy abundantes en algunas regiones costeras durante parte del año. Toda esa comida puede alimentar un gran cuerpo, y ser grande permitió a estos animales tomar tragos más grandes de krill y nadar eficientemente de un buffet de krill al siguiente.
Pero lo interesante es que en realidad hay suficiente krill y otras criaturas acuáticas en el océano para que las ballenas sean aún más grandes. La comida, por sí sola, no parece limitar el tamaño corporal potencial de las ballenas, dijo Max Czapanskiy, investigador doctoral en Stanford que estudia mamíferos marinos. "Tiene que haber algo en sus cuerpos que les impide crecer aún más", dijo.
La respuesta, sospechan los científicos, puede estar en el corazón.
Imagen: El corazón de una ballena azul preservado con una técnica llamada plastinación, mediante la cual el agua y la grasa se reemplazan con plástico. Bernd Settnik
Las ballenas contienen la respiración mientras se alimentan de krill, que tiende a acumularse cientos de pies bajo el agua. Eso hace que el dióxido de carbono se acumule en su sangre. Cuando estos mamíferos marinos regresan a la superficie para respirar, sus corazones laten rápido para eliminar el CO2 de sus cuerpos y reemplazarlo con oxígeno fresco, para que puedan volver a sumergirse y continuar buscando alimento.
Los corazones más grandes laten más lentamente y tardan más en reponer el oxígeno en el cuerpo. Eso significa que las ballenas tienen que pasar más tiempo en la superficie, recuperando el aliento, lo que consume un tiempo precioso que tienen para alimentarse de un recurso estacional como el krill. Un corazón demasiado grande y estos gigantes podrían no tener suficiente tiempo para comer.
Si el tamaño del corazón está limitando a las ballenas de alguna manera, estos órganos deberían, en teoría, estar maximizando su velocidad cuando los animales salen a tomar aire. Eso es algo que los científicos querían descubrir cuando en 2018 se dispusieron a medir los latidos del corazón de una ballena azul.
Fitbits para ballenas
Hay muchas formas de medir nuestro propio ritmo cardíaco, desde simples estetoscopios hasta dispositivos portátiles como Fitbits y Apple Watches. Es mucho más difícil medir el de una ballena.
Estos animales están cubiertos por una gruesa capa de grasa y se sumergen varios cientos de metros, donde la presión es inmensa. Incluso si un monitor de frecuencia cardíaca funciona en estas condiciones, los científicos deben encontrar una ballena, conectar el dispositivo y recuperarlo.
No fue hasta 2018 que los científicos pudieron hacer esto con éxito. A fines del verano, investigadores con sede en California estaban en el agua en la Bahía de Monterey estudiando un gran grupo de ballenas azules.
Imagen: Investigadores en la Bahía de Monterey, California, colocan un sensor de ventosa en una ballena azul. Goldbogen Lab/Duke Marine Robotics and Remote Sensing Lab; Permiso NMFS 16111
En un bote inflable de investigación, los investigadores se acercaron a uno de ellas y, utilizando un barra de 20 pies, colocaron detrás de su aleta izquierda un sensor de ECG especializado. La ballena descendió y, varias horas después, el dispositivo flotó de regreso a la superficie, donde los investigadores pudieron recuperarlo.
El sensor EKG, que mide las señales eléctricas, registró los latidos del corazón del animal durante varias horas. De ahí proviene el videoclip de más arriba: Jessica Kendall-Bar, científica marina y artista que no estaba afiliada al estudio, convirtió un segmento de los datos de los latidos del corazón en un archivo de audio.
Pero este enfoque tiene algunos graves inconvenientes, dijo Czapanskiy, quien fue coautor de un artículo de 2019 basado en la investigación del EKG. "La tasa de fallas es realmente alta", dijo, y mencionó que el agua salada a menudo interfiere con los sensores eléctricos.
Es por eso que los científicos han estado buscando otros enfoques. En un artículo que Czapanskiy publicó en mayo, mostró que un dispositivo llamado acelerómetro, que mide el movimiento de un animal, también puede detectar el pulso de un corazón.
Imagen: Max Czapanskiy, investigador de doctorado en la Universidad de Stanford, colocando un sensor en una ballena jorobada en septiembre de 2021. Elliott Hazen
Cada vez que late el corazón de una ballena, envía una ola de sangre que hace que su cuerpo tiemble muy levemente (no muy diferente a cómo una manguera retrocede cuando abres el grifo). Cuando una ballena está quieta, los acelerómetros pueden captar esos sutiles movimientos.
Al igual que un sensor de EKG, los acelerómetros solo funcionan si están unidos a una ballena. Pero estos dispositivos ofrecen un gran beneficio: los científicos los han estado colocando en ballenas durante aproximadamente 20 años para medir otras cosas, dijo Czapanskiy, lo que significa que ya hay muchos datos potenciales de frecuencia cardíaca que solo necesitan ser analizados.
Lo que puedes aprender del palpitante corazón de una ballena
Los datos de frecuencia cardíaca de la ballena azul muestran que estos animales tienen esencialmente dos diferentes frecuencias cardíacas. Una de ellas es lenta, como el clip que escuchaste arriba; ahí es cuando la ballena se sumerge y trata de conservar oxígeno. La otra es rápida, cuando la ballena está de vuelta en la superficie y su corazón se acelera para reponer oxígeno.
Como sospechaban los investigadores, es ahí, en la superficie, donde la corpulencia podría convertirse en un problema.
Los datos del electrocardiograma muestran que un solo latido del corazón de la ballena azul dura aproximadamente 1,8 segundos, lo que significa que su corazón solo puede latir aproximadamente 33 veces por minuto. Pero cuando la ballena estaba recuperando el aliento, su corazón estaba alcanzando un máximo ligeramente por encima de ese número. Esto sugiere algo crítico: el corazón de la ballena azul está funcionando al "máximo rendimiento", dijo Czapanskiy, y literalmente no puede latir más rápido.
Imagen: Una ballena azul exhalando en el Golfo de California.
Pero, ¿Qué tiene eso que ver con los límites del tamaño del cuerpo? Si la ballena fuera más grande, necesitaría un corazón más grande y más comida. Pero, de nuevo, un corazón más grande latiría más lento y requeriría que el animal pasara más tiempo en la superficie, lo que le daría a la ballena menos tiempo para buscar krill. Entonces, básicamente, más grande, y estos animales probablemente no podrían consumir suficiente comida para mantener sus enormes cuerpos.
Es por eso que a Czapanskiy le cuesta imaginar que incluso un hipotético animal evolucione para ser más grande que una ballena azul. Estos animales viven en un entorno con una enorme cantidad de alimentos, pero sus cuerpos limitan la rapidez con la que pueden consumirlos. A menos que aparezca una fuente nueva y masiva de alimentos ricos en nutrientes, o que un animal desarrolle una fisiología altamente novedosa y eficiente, la ballena azul puede no solo ser el animal más grande que haya vivido, sino el animal más grande que vivirá, punto.
Eso es una teoría, de todos modos.
Vale la pena señalar que puede haber un puñado de otros factores que limitan el tamaño del cuerpo, como la distribución y la abundancia estacional de krill, dijo Jeremy Goldbogen, profesor asociado en Stanford y autor principal del estudio sobre el EKG de 2019. También hay preguntas abiertas sobre la ecología de las ballenas azules, como cuánto tiempo pasan alimentándose. Y ahí es donde probablemente entrará la investigación adicional, y los datos del acelerómetro de Czapanskiy.
Resolviendo el misterio de los varamientos de ballenas
Equipar a las ballenas con monitores de frecuencia cardíaca también podría beneficiar a los animales. Así como los relojes Apple detectan un elevado ritmo cardíaco cuando estamos nerviosos o asustados, los sensores de las ballenas podrían revelar cuándo están bajo presión estos animales.
Estos dispositivos podrían incluso ayudar a resolver el misterio perdurable de los varamientos de ballenas, dijo Dave Haas, científico marino y cofundador de FaunaLabs, una compañía que desarrolla dispositivos similares a Fitbit para ballenas, delfines y otros animales.
Miles de ballenas quedan varadas cada año y, sin embargo, los científicos no saben realmente por qué. Al menos en algunos casos, los varamientos parecen estar relacionados con la actividad naval, lo que lleva a algunos científicos a sospechar que el sonar podría interferir con la navegación de algunas ballenas y delfines.
"Si pudiéramos medir su fisiología, podremos ver en tiempo real qué le están haciendo esas señales a su ritmo cardíaco", dijo Haas.
Con monitores de frecuencia cardíaca, los científicos pueden determinar qué estresa a las ballenas e incluso probar posibles soluciones. En el mejor de los casos, dijo Haas, un cambio sutil en la frecuencia o intensidad del sonido emitido por los barcos podría resultar menos dañino para las ballenas. Los grupos marítimos como la Armada, que ha financiado investigaciones sobre cómo responden las ballenas al sonar, dijo Haas, podrían estar dispuestos a hacer esos ajustes.
"Eso podría tener grandes resultados de conservación", dijo Haas.
De esta manera, escuchar a escondidas los latidos del corazón de las ballenas completa un ciclo: nos enseña cuán únicos son estos animales, cuán singular es su anatomía en el reino animal. Pero también puede ayudarnos a preservar estos gigantes marinos, los animales más grandes de la Tierra, durante muchos años.
