Cada especie desarrolla una columna vertebral adaptada de forma única a su manera de moverse en el agua
La "Semana del Tiburón", que comienza esta semana, ha cautivado al público durante décadas con historias de estos poderosos depredadores marinos. Pero el secreto de su extraordinaria capacidad para nadar va mucho más allá de sus impresionantes dientes o sus icónicas colas: se esconde en sus espinas dorsales.
Durante más de 400 millones de años, los tiburones han desarrollado un esqueleto único basado en cartílagos que les proporciona la fuerza y flexibilidad necesarias para soportar millones de poderosos movimientos.
Si bien los científicos comprenden cómo los músculos de los tiburones impulsan los diferentes estilos de natación, se sabe mucho menos sobre cómo la estructura interna de sus espinas les ayuda a alcanzar una velocidad, agilidad y resistencia extraordinarias.
Ahora, investigadores de la Universidad Atlántica de Florida y colaboradores de NOAA Fisheries están analizando en detalle la columna vertebral del tiburón para descubrir cómo su diseño oculto permite a estos antiguos depredadores moverse con tanta potencia, precisión y resistencia.
Vídeo: Vídeo de un gran tiburón blanco saltando fuera del agua; un tiburón zorro común con una larga y afilada cola como un machete; y un tiburón peregrino, el segundo pez más grande del mundo y un filtrador de movimientos lentos. Créditos del vídeo: Getty Images (gran tiburón blanco), Mark Silverstone (tiburón zorro); y NOAA (tiburón peregrino).
Observando el interior de la columna vertebral del tiburón
El nuevo estudio revela que la arquitectura interna de las vértebras de los tiburones está notablemente especializada, y que cada especie desarrolla una columna vertebral adaptada de forma única a su manera de moverse en el agua.
Al examinar las intrincadas estructuras mineralizadas dentro de las vértebras cartilaginosas de seis especies —el gran tiburón blanco, el tiburón mako de aleta corta, el marrajo, el tiburón zorro común, el tiburón tigre de arena y el tiburón peregrino—, los investigadores descubrieron que la columna vertebral es mucho más que una columna de soporte flexible. Es un sistema biomecánico finamente diseñado para maximizar la fuerza, la flexibilidad y la eficiencia en la natación.
Para descubrir estas adaptaciones ocultas, el equipo de investigación analizó vértebras extraídas de diferentes regiones de la columna vertebral de cada tiburón. Mediante microtomografía computarizada (micro-CT) de alta resolución, crearon detalladas imágenes 3D que les permitieron observar el interior de las vértebras sin dañarlas.
Los investigadores midieron el tamaño y la forma de cada vértebra y cartografiaron las diminutas placas mineralizadas y las estructuras ramificadas, comparando cómo cambiaban estas características desde la parte delantera del cuerpo hasta la cola y entre especies con diferentes velocidades de natación.
Imagen: Al examinar las vértebras de seis especies de tiburones, los investigadores descubrieron que la columna vertebral es mucho más que una simple columna de soporte flexible. Se trata de un sistema biomecánico finamente diseñado para maximizar la fuerza, la flexibilidad y la eficiencia en la natación. Crédito: Universidad Atlántica de Florida
"Las imágenes de micro-CT de alta resolución nos brindaron una ventana al mundo oculto dentro de las vértebras de los tiburones, permitiéndonos ver estructuras que han evolucionado durante cientos de millones de años para sustentar a estos increíbles nadadores", dijo Jamie Knaub, primer autor, especialista en investigación en las Escuelas de Laboratorio de la FAU y candidato a doctorado en el Departamento de Biología de la FAU dentro de la Facultad de Ciencias Charles E. Schmidt.
Knaub escaneó las vértebras investigadas en el estudio en el Laboratorio de Bioimágenes de la Familia de Berlín, en el Centro de Investigación e Innovación Marcus de las Escuelas de Laboratorio de la FAU.
"Al examinar especies con distintas estrategias de natación, descubrimos que la columna vertebral del tiburón no tiene un diseño universal", afirmó Knaub. "Por el contrario, su arquitectura interna refleja las exigencias únicas del movimiento de cada especie".
Diferentes complexiones para diferentes nadadores
Los hallazgos mostraron que la parte media de la columna vertebral, donde podría existir una "bisagra" en la ola que se produce al nadar, contenía sistemáticamente las vértebras más grandes. Pero la mayor sorpresa provino de lo que sucedía en su interior.
Las especies que nadan a gran velocidad, como el gran tiburón blanco, el tiburón mako de aleta corta y el marrajo, poseen vértebras con estructuras internas mineralizadas dispuestas para crear una columna vertebral más rígida que transfiere eficientemente la energía a la cola, lo que ayuda a impulsar a estos tiburones a través del agua a altas velocidades.
Imagen: Ubicación de los puntos de referencia para el análisis morfométrico geométrico. Los puntos de referencia 1 a 5 se ubicaron en la cara anterior del centro vertebral, los puntos 6 a 10 en la cara posterior y los puntos 11 a 26 en las ubicaciones que delimitan los sectores minerales en el vértice del doble cono. Cada diagrama incluye un atlas anatómico en la esquina superior derecha para facilitar la orientación. Crédito: Journal of Anatomy (2026). DOI: 10.1111/joa.70209
En cambio, la forma y la estructura de las vértebras del tiburón tigre de arena probablemente proporcionan una mayor flexibilidad, lo que permite una natación más lenta y maniobrable a través de entornos submarinos complejos.
Los tiburones zorro comunes, famosos por usar sus colas excepcionalmente largas para aturdir a sus presas, mostraron la mayor cantidad de placas mineralizadas y estructuras ramificadas que parecen adaptadas para resistir los potentes golpes de cola laterales y por encima de la cabeza, únicos en su estrategia de caza.
Mientras tanto, el tiburón peregrino, el segundo pez más grande del mundo y un filtrador de movimientos lentos, tenía vértebras con una mineralización drásticamente reducida, lo que refleja las exigencias mecánicas muy diferentes de desplazarse por el océano mientras se alimenta.
Los investigadores también descubrieron que la disposición de estas estructuras mineralizadas cambia a lo largo de la columna vertebral, especialmente cerca de la cola, donde son mayores las fuerzas de natación. En los tiburones que nadan rápido, las vértebras posteriores contenían más placas mineralizadas, lo que hacía que esta región fuera más rígida y más eficiente en la transferencia de energía durante cada aleteo.
"La naturaleza ha dedicado cientos de millones de años a perfeccionar estos diseños", afirmó Marianne E. Porter, estudiante de doctorado, autora principal y profesora del Departamento de Ciencias Biológicas de la FAU.
"Lo que observamos es un elegante ejemplo de biomecánica en acción, donde cada especie ha desarrollado una columna vertebral ajustada con precisión a su forma de nadar. La columna del tiburón no es simplemente flexible, sino que está optimizada para equilibrar la fuerza, la rigidez y el movimiento de manera que se maximice el rendimiento".
El estudio se ha publicado en la revista Journal of Anatomy: Skeletons of swiftly swimming sharks: Three-dimensional analysis of lamniform vertebral morphology and mineral architecture
