Los investigadores de la Universidad de Michigan informan de esas conclusiones en un artículo que se publicará en Internet en la revista Proceedings of the Nacional Academy of Sciences en la semana del 22 de agosto.
Los cráneos asimétricos son una característica bien conocida del grupo de ballenas modernas conocido como odontocetos (cetáceos con dientes).
Estas ballenas también tienen estructuras nasales altamente modificadas con las cuales producen sonidos de alta frecuencia para la ecolocación, una especie de sonar biológico que usan para navegar y encontrar comida.
El otro grupo moderno de ballenas, los misticetos (cetáceos barbados) tienen cráneos simétricos y no usan el sonido para ubicarse.
Estas observaciones llevaron a los científicos a creer que los arqueocetos, las ballenas antiguas y ya extintas de las que descienden todas las ballenas modernas, tenían cráneos simétricos y que la asimetría se desarrolló más tarde en las ballenas dentadas junto con la ecolocación.
Pero un nuevo análisis de los cráneos de arqueocetos llevado a cabo por la doctorada Julia Fahlke de la UM y los coautores muestra que la asimetría evolucionó mucho más temprano, como parte de un conjunto de rasgos vinculados a la audición direccional en el agua.
"Esto significa que la asimetría inicial en las ballenas no está relacionada con la ecolocación", dijo Fahlke, quien trabaja con Philip Gingerich, una autoridad sobre evolución de las ballenas internacionalmente reconocida, en el Museo de Paleontología de la UM.
Cuando Fahlke empezó a trabajar con Gingerich, Profesor Colegiado de la Cátedra Ermine Cowles de Paleontología y profesor de ciencias geológicas, ecología y biología y antropología evolucionaria, tenía la intención de estudiar un aspecto completamente diferente de la evolución de la ballena: la forma y función de los dientes.
"Las ballenas modernas no mascan su comida", dijo Fahlke. "Las ballenas dentadas sólo muerden y tragan y las ballenas barbadas filtran la comida del agua.
Pero los arqueocetos tienen patrones característicos de desgaste en sus dientes que muestran que mascaban su comida". Con el estudio de esos patrones Fahlke esperaba averiguar cómo y qué comían las ballenas tempranas y cómo sus hábitos de comida cambiaron con el tiempo.
Comenzó estudiando el cráneo de un basilosauro, una ballena predatoria parecida a una serpiente que vivió hace 37 millones de años, usando un modelo digital tridimensional generado mediante escanes de tomografía computarizada de los fósiles que fueron elaborados en el Departamento de Radiología de la Escuela de Medicina de la UM.
El cráneo real sobre el cual se elaboró el modelo era notablemente asimétrico, pero Fahlke y sus colegas al principio no dieron importancia a la irregularidad. "Pensábamos, como todos los demás antes que nosotros, que esa asimetría podría haber ocurrido durante el entierro y fosilización" dijo Fahlke.
"Bajo la presión de los sedimentos a menudo los fósiles se deforman". Para corregir la deformación el coautor Aaron Word, un ex investigador doctorado de la UM que ahora trabaja en la Universidad de Florida enderezó el cráneo en el modelo digital.
Pero cuando Fahlke empezó a trabajar con el modelo "corregido" las mandíbulas no se ajustaban correctamente. Frustrada, Fahlke observó el cráneo real ponderando el problema.
"Finalmente, me dí cuenta: quizá los cráneos de los arqueocetos eran realmente asimétricos", dijo Fhalke.
Y no tuvo que ir demasiado lejos para explorar la idea: el Museo de Paleontología de la UM alberga una de las colecciones más grandes y completas de arqueocetos en el mundo. Fahlke comenzó a examinar los cráneos de los arqueocetos y, para su sorpresa, "todos mostraban el mismo tipo de asimetría: un sesgo a la izquierda cuando uno los mira desde arriba", dijo.
Para estudiar la asimetría de forma más rigurosa Fahlke y sus colegas seleccionaron seis cráneos bien preservados que no mostraban señales de deformación artificial y midieron la desviación de una línea recta trazada del hocico a la parte de atrás del cráneo. Para comparación hicieron medidas similares de los cráneos claramente asimétricos de artiodáctilos, el grupo de mamíferos terrestres de los cuales evolucionaron las ballenas.
"Tomados en conjunto los seis cráneos se desvían significativamente de la simetría", indicó Fahlke. "Tomados indiidualmente, cuatro de ellos se desvían significativamente".
Los otros dos parecen asimétricos pero sus medidas caben dentro de la gama de la muestra comparativa de cráneos simétricos.
"Esto demuestra que la asimetría existió mucho antes de lo que se pensaba, antes de que se diferenciaran las ballenas barbadas de las ballenas dentadas.", continuó. "Esto significa que las primeras ballenas barbadas deben haber tenido asimétricos que luego se tornaron simétricos".
Los autores también muestran, en su artículo, que la asimetría de los arqueocetos es una torsión tridimensional, es decir un sesgo que afecta a todo el cráneo más que solamente una torcedura bidimensional.
Algo interesante es que los arqueocetos tiene estructuras similares alas que se sabe que en las ballenas dentadas funcionan para la audición direccional en el agua: cuerpos grasosos en su mandíbula inferior que guían las ondas de sonido hacia las orejas, y un área de hueso en el exterior de cada mandíbula inferior suficientemente fina como para que vibre y transmita las ondas de sonido al cuerpo grasoso.
Esta adaptación, junto con el aislamiento acústico de la región del oído del resto del cráneo parecen haber evolucionado al mismo tiempo que la asimetría.
El vínculo entre la asimetría y la audición direccional no es único de las ballenas, dijo Fahlke.
"Los búhos tienen aperturas asimétricas de las orejas, lo cual les ayuda a descomponer los sonidos complejos e interpretar las diferencias en el espacio y el tiempo, de manera que pueden discriminar el crujido de las hojas alrededor de ellos causado por el movimiento de un ratón en el suelo", dijo Fhalke.
"Tal destreza también debe haber servido de ayuda cuando se trataba de detectar las presas en el agua, por lo cual interpretamos que el mismo tipo de mecanismo operaba en los arqueocetos".
Además de Fahlke, Gingerich y Wood los autores del artículo incluyen a Robert C. Welsh, profesor investigador asistente de radiología y psiquiatría en la Escuela de Medicina de la UM.
La financiación la proporcionaron la Fundación Alexander von Humboldt, la Sociedad Nacional Geographic, y la Fundación Nacional de Ciencias.
Por más información: Julia Fahlke: http://www.lsa.umich.edu/umich/v/index.jsp?vgnextoid=100423b80d3c6210VgnVCM100000a3b1d38dRCRD&vgnextchannel=38d3579f6def3110VgnVCM1000003d01010aRCRD&vgnextfmt=default Philip Gingerich----http://ns.umich.edu/htdocs/public/experts/ExpDisplay.php?ExpID=293 Proceedings of the National Academy of Sciences---http://www.pnas.org/
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