Los Océanos, las Ballenas y el Tiempo

No siempre hablo de la ballena en este blog, pero cuando lo hago, prefiero hablar de su tamaño o su ecolocalización. Esta vez es sobre su tamaño. Todos sabemos que muchas ballenas son re-re-grandes. Pero lo que no habíamos entendido hasta ahora es cuándo o porqué se hicieron grandes.

Una foto de varias ballenas con barbas emergiendo del agua mientras engullen krill. Fuente desconocida.

Afortunadamente, un nuevo [artículo] hizo un análisis para entender estos dos temas. Los autores usaron un conjunto de datos de 13 ballenas vivas hoy y 63 ballenas extinguidas, incluyendo el ADN (para las ballenas vivas hoy) para crear un árbol evolutivo con estimaciones de tiempo para los puntos de ramificación (llamados longitud de la rama). Usando este árbol y un conjunto de datos sobre el tamaño del cuerpo de las ballenas, los autores usaron un enfoque de pruebas de modelos para analizar la evolución de las ballenas en el tiempo.

¿Qué es un enfoque de pruebas de modelos? Es un método en el que usamos computadoras para probar el ajuste de distintos modelos a los datos que les damos. En este caso, los autores le dieron a la computadora el árbol evolutivo y los datos de tamaño del cuerpo de las ballenas. Los autores eligieron varios modelos para que la computadora pruebe. Uno de los modelos estaba basado en eventos aleatorios impulsando la evolución. Uno de los modelos estaba basado en la evolución con una tendencia hacia un rasgo. Algunos de los modelos eran combinaciones de los otros, donde el modelo cambia en un punto específico durante la evolución. Cuando la computadora termina de probar todos los modelos, produce unas estadísticas para mostrarnos como cada modelo se ajusta a los datos.

Una representación de los autores trabajando en sus computadoras.

Para este estudio, los autores querían saber cuál modelo explicó mejor la evolución de las ballenas hacia sus enormes tamaños. El análisis de la computadora mostró que los tamaños del cuerpo de las ballenas estaban evolucionando aleatoriamente hasta hace alrededor de 3 millones de años atrás cuando hubo un cambio en la evolución con una tendencia a hacerse más grandes. Aunque comer con filtración usando sus barbas estaba presente en las ballenas desde hace 25 millones de años atrás, no fue hasta recientemente que las ballenas se hicieron enormes. Alrededor de 3 millones de años atrás, durante el Plio-Pleistoceno, los efectos del viento en el océano cambiaron e hicieron que nutrientes del fondo del océano llegaran hasta la superficie. Este efecto se hizo más fuerte empezando hace 3 millones de años atrás y esta concentración de pequeños alimentos es probablemente lo que llevó a las ballenas a hacerse enormes.

Una ilustración de como los vientos de la superficie afectan el océano. Vientos más fuertes empujan el agua más caliente de la superficie lejos de la costa. Agua más frío y lleno de alimento sube desde el fondo hasta la superficie. De NOAA.

Oceans, Whales, and Time

I don’t always talk about whales on this blog, but when I do, I prefer to talk about their size or echolocation. This time it’s about size. We all know many whales are really, really big. What we hadn’t quite understood yet is when they got big, or why.

A photo of several baleen whales surfacing as they engulf tiny krill. Source unknown.

Thankfully, a new [article] ran an analysis to figure out these two missing pieces. The authors used a dataset of 13 living and 63 extinct whales, including DNA (for the living ones) to create an evolutionary tree with time estimates for each branching point (called branch lengths). Using this tree and a dataset of body sizes, the authors used a model-testing approach to assess how the timing of whale evolution took place.

What’s a model testing approach? A model-testing approach is when we use computers to test the fit of different models to the data we give it. In this case, the authors gave the computer the tree and the body size data. The authors picked several different models for the computer to test. One of the models was based on random events driving evolution. One of them was based on evolution with a trend towards one trait. Some of the models were combinations of the others, where the model changes at a certain point during evolution. Once the computer is done testing each model, it produces a few statistical values that tell us how well each model fit the data.

A representation of the authors hard at work.

For this study, the authors wanted to know which model of evolution best fit the evolution of giant sizes in whales. The computer’s analysis showed that body size evolved randomly until around 3 million years ago when there was a shift to evolution with a trend of becoming very large. Even though filter feeding using baleen had been present in whales since 25 million years ago, it wasn’t until recently that they became very large. Around 3 million years ago, during the Plio-Pleistocene, wind-driven upwelling (where wind patterns on the surface bring up nutrients from the ocean floor) started getting stronger. This concentration of small food items is probably what lead to whales getting gigantic.

How upwelling works. Higher winds on the surface push the warmer surface water away from the coast. Colder, nutrient-filled water from the bottom gets pulled up. From NOAA.

Novedades

Hola amigos. En lugar de un nuevo artículo esta semana, les voy a comunicar algunas novedades.

Primero, en noviembre, empecé una serie de artículos sobre mujeres en paleontología. Desde noviembre, una vez al mes, he puesto una biografía sobre una mujer paleontóloga. Sin embargo, ya que mi libro sobre el mismo tema consiguió financiamiento en marzo, voy a reservar esas historias para el libro. Una vez que el libro esté publicado, posiblemente voy a continuar con la serie. Hasta ese momento, consulten a [TrowelBlazers] sobre biografías de mujeres en antropología, geología, y paleontología (también están en Twitter, Facebook, y Tumblr). Actualizaciones sobre el progreso del libro, las encontrarán en la etiqueta en la parte de arriba de la página (Ella Encontró Fósiles). Esta etiquette estará disponible al fin de esta semana.

¡Segundo, ya llegó el verano! Además del libro, las expediciones al campo están empezando y las noticias paleontológicas se hacen más espaciadas. Por esas razones, voy a poner un nuevo artículo cada dos semanas en vez de cada semana. Si algo muy importante sale en las noticias, va a ver un artículo más oportuno.

¡Gracias por todo el apoyo!
-DrNeurosaurus

Updates

Hello friends. Instead of a new paper this week, I’m going to give you a couple of updates.

First, back in November, I started a series of posts about women in paleontology. Since then, once a month, I’ve posted a biography about a woman paleontologist. However, since my book on the same topic got funded in March, I will reserve those stories for the book. Once the book is published, I will probably continue with the series. Until then, please check out [TrowelBlazers] for biographies about women in anthropology, geology, and paleontology (also on Twitter, Facebook, and Tumblr). And for updates on the book, look for the new tab at the top of the page (She Found Fossils), coming later this week.

Second, summer has arrived! In addition to the book project, field work is happening, and paleontology news slows down a bit. Because of that, I’m going to be posting every other week instead of every week. Unless something big gets published, in which case there will be a timely post.

Thank you for your continued support!
– DrNeurosaurus

Excavando para Anquilosaurios

En otro anuncio de anquilosaurios esta semana, National Geographic publicó un [artículo] describiendo un maravilloso nuevo fósil.

En el año 2011, unos mineros en Alberta, Canadá estaban excavando unas piedras de 110 millones de años atrás (Cretáceo Temprano) en una colina cuando varios huesos de anquilosaurio cayeron por su pendiente.

Una foto del nuevo espécimen de nodosaurio. Foto de R. Clark.

La empresa de minas contactó al Museo Royal Tyrell para recibir ayuda y el espécimen fue recolectado. Después de seis años de trabajo, suficientes partes del fósil han sido expuestas para publicar un artículo sobre él. El articulo está casi listo para publicación, así que tendremos más información muy pronto.

Lo que ya sabemos es que el fósil es de un nodosaurio, una clase de dinosaurio con armadura, pero sin cola como garrote. Los nodosaurios son parte del grupo de anquilosaurios, pero forman su propio clado dentro de ese grupo.

Un cladogramo de Ankyosauria mostrando Nodosauridae (los nodosaurioa) y el resto de los anquilosaurios. De T. Holtz.

Este nodosaurio, en particular, está casi perfectamente preservado en tres dimensiones. Probablemente fue arrastrado al mar y enterrado rápidamente al revés, manteniendo intacta la mayor parte de su esqueleto y toda su armadura. ¡Casi parece una estatua porque está tan completo! Tendremos que mantenernos al tanto de más información cuando el artículo sea publicado.

Mining for Ankylosaurs

In another ankylosaur-related announcement this week, National Geographic has published an [article] discussing a new amazing fossil.

In 2011, miners in Alberta, Canada were excavating some rocks from 110 million years ago (Early Cretaceous) when several ankylosaur bones tumbled out of the hillside.

A photo of the new nodosaur specimen. Photo by R. Clark.

The mining company reached out to the Royal Tyrrell Museum for help, and the specimen was collected. After six years of work, enough of the fossil has been exposed to be able to publish a paper on it. The paper is almost ready for publication, so more discussion will come soon.

What we do know is that this fossil is of a nodosaur, a type of armored dinosaurs without club tails. The nodosaurs are part of the ankylosaur group, but form their own clade within it.

 

A cladogram of Ankylosauria showing Nodosauridae (the nodosaurs) and the rest of the ankylosaurs. From T. Holtz.

This particular nodosaur is almost perfectly preserved in three dimensions. It was likely washed out to sea and quickly buried upside down, keeping most of its skeleton, and all of its armor, intact. It almost looks like a statue since it’s so complete! We will have to keep a look out for more information once it’s published.

Kneel Before Zuul

This week, a new [akylosaur] was described! Ankylosaurs are great. They were like living tanks that roamed the Mesozoic, calmly eating plants that were low on the ground, and smashing threats with their fearfully great tail clubs (note: not all ankylosaurs had tail clubs, but the ones that did surely smashed things with them [I can only assume]).

A reconstruction of Zuul crurivestator by D. Dufault.

This new ankylosaur is the most complete akylosaurid ever found in North America. The paper described its skull and tail club, but a larger paper will come out later describing the rest of the fossil, once it gets prepared out of the rock.

The skull of Zuul. Photo from the Royal Ontario Museum.

The authors named it Zuul crurivestator, which means ‘Zuul’ (after the 1984 Ghostbusters creature) and ‘Destroyer of Shins’ because its tail club was at shin height. Its skull has a bunch of horns that aren’t present on other ankylosaurids, reminding the authors of Zuul.

A drawing of Zuul‘s head on the left and an image of Zuul from Ghostbusters on the right.

The tail club is the longest one from any ankylosaurid from North America and it preserves osteoderms (bone inside the skin layer) along the tail.

A photo of the tail showing the preserved skin, osteoderms, and the tail club. From B. Boyle (Royal Ontario Museum).

It’s from around 76 million years ago – a time for which we did not have ankylosaurs in the fossil record, even though they were present. And, to top it all off, the specimen has soft tissue preserved with it! There is a layer of black, shiny tissue on top of some of the osteoderms in the tail, which could be preservation of the keratin sheath that would have covered the osteoderms in life.

So, to wrap up, Zuul crurivestator is a brand new ankylosaurid. It’s one of the most complete ankylosaur fossils from North America, with a beautiful skull and tail club. And it has soft tissue preservation.

Arrodillarse Ante Zuul

¡Esta semana, se describió a un nuevo [anquilosaurio]! Los anquilosaurios son magníficos. Eran como tanques vivos que vagaron calmadamente durante el Mesozoico, comiendo plantas que estaban bajas y aplastando a lo que los amenazaba con sus terribles colas como garrotes (notar: no todos los anquilosaurios tenían colas como garrotes, pero los que las tenían seguramente las usaban para aplastar cosas [solo puedo suponer]).

Una reconstrucción de Zuul crurivestator hecho por D. Dufault.

Este nuevo anquilosaurio es el más completo que se haya encontrado en Norte América. El artículo describe su cráneo y su cola como garrote, pero un artículo más largo va a salir que describirá al resto del fósil, cuando éste haya sido extraído de la roca.

El cráneo de Zuul. Foto del Museo Royal de Ontario.

Los autores lo llamaron Zuul crurivestator, que quiere decir ‘Zuul’ (en honor del monstruo de la película Los Cazafantasmas (Ghostbusters de 1984) y ‘Destructor de Espinillas’ porque su cola como garrote estaba al nivel de la espinilla. Su cráneo tiene varios cuernos que no están presentes en otros anquilosaurios, lo cual les hizo recordar al monstruo Zuul.

Un imagen de la cabeza de Zuul a la izquierda y un imagen de Zuul de Los Cazafantasmas a la derecha.

Su cola como garrote es una de las más largas de cualquier anquilosaurio de Norte América y tiene osteodermos (hueso que se encuentra en la piel de los animales) a lo largo de la cola.

Una foto de la cola mostrando la piel, los osteodermos, y la cola como garrote. De B. Boyle (Museo Royal de Ontario).

El fósil es de alrededor de 76 millones de años atrás – un tiempo para el cual no tenemos anquilosaurios en el registro fósil, aunque ya estaban presentes. ¡Y encima de todo, el espécimen tiene tejidos suaves preservados con él! Hay una capa de tejidos negros y brillantes sobre algunos de los osteodermos de la cola, que puede ser la preservación de la envoltura de queratina que cubrió a los osteodermos en vida.

Resumiendo, el Zuul crurivestator es un nuevo anquilosaurio. Es uno de los fósiles de anquilosaurio más completos de Norte América, con preciosos cráneo y cola como garrote . Y tiene preservación de tejido suaves. ¡Maravilloso!

El Rey Jurásico de Escocia

La semana pasada, se publicó un [artículo] que describió un nuevo fósil de un mamaliaforme de Escocia. Este animal se llama Wareolestes rex, que significa el Rey Bandido de Ware y es del Periodo Jurásico medio (específicamente, del Batoniano, 168 a 166 millones de años atrás). Los mamaliaformes estaban empezando a diversificarse en el Periodo Jurásico medio y eran relativamente pequeños, así que encontrar fósiles de ellos es importante para entender como vivían.

Una reconstrucción de Wareolestes hecho por E. Panciroli.

El nuevo espécimen de Wareolestes es una mandíbula inferior con dientes. Este fósil fue escaneado con TC y los detalles de los dientes fueron recreados con programas de computadora. Los autores encontraron que la mandíbula tenía dos molares preservados en sus lugares y varios dientes escondidos en el hueso, esperando a salir.

Figura 4 del artículo mostrando el escaneo de TC de la mandíbula. Los molares grandes ya estan presentes, pero hay varios premolares y un molar todavía en la mandíbula. Lo violeta es el nervio mandibular. La escala es 1mm.

El fósil original de Wareolestes es un molar aislado, pero similitudes con los molares preservados en este nuevo espécimen muestran que los dos especímenes pertenecen a la misma especie. Las formas de los dientes indican que el Wareolestes es un morganucudon (un pariente temprano de los mamíferos).

Los dientes no erupcionados indican que el Wareolestes reemplazó sus dientes una vez durante su vida. La mayoría de los mamíferos tienen un juego de dientes de leche y un juego de dientes adultos. Esto pasa por dos razones principales: 1) nuestras bocas crecen con el tiempo, pero los dientes no pueden crecer cuando ya se formaron, así que crecemos dientes adultos para que quepan en el tamaño adulto de nuestras bocas y 2) nuestros dientes caben exactamente juntos para que podamos masticar nuestra comida realmente bien (esto se llama oclusión precisa) y con reemplazar nuestros dientes sólo una vez, nos aseguramos que nuestros dientes van a caber juntos adecuadamente.

Una foto mostrando cómo las cúspidas distintas de los premolares (designados P4, para premolar 4) y los molares (designados M1 y M2 para molar 1 y 2) caben juntos. De P.D. Polly.

En comparación, otros animales (como los cocodrilos, por ejemplo), no tienen un tamaño adulto final – crecen continuamente durante su vida. Ellos también reemplazan sus dientes tantas veces como es necesario para asegurar que siempre tienen dientes para agarrar a su presa, pero no mastican como los mamíferos, así que sus dientes no tienen que caber juntos.

Este nuevo espécimen muestra que los morganucodontes tenían un patrón de reemplazo de los dientes similar a lo que tienen los mamíferos modernos y son los mamaliaformes más basales que lo tienen.

The Jurassic King of Scotland

Last week, a [paper] was published that described a new fossil of a previously known mammaliaform from Scotland. This animal is called Wareolestes rex, meaning Ware’s brigand King and it’s from the middle Jurassic Period (specifically the Bathonian, 168 to 166 million years ago). Mammaliaforms were starting to diversify in the middle Jurassic, and were relatively small, so finding any fossils of them is important to our understanding of how they lived.

A reconstruction of Wareolestes by E. Panciroli.

The new specimen of Wareolestes is a lower jaw with teeth. This fossil was CT scanned and the details of the teeth were recreated with computer software. The authors found that the jaw had two molars preserved in place, and several teeth that were hiding in the bone, waiting to erupt.

Figure 4 from the paper showing the CT scan of the jaw. The large molars are already erupted, but several premolars and another molar are still in the jaw. The purple is the mandibular nerve. The scale is 1mm.

The original fossil of Wareolestes is an isolated molar, but similarities with the molars preserved in this new specimen show that the two specimens come from the same species. The shape of the teeth indicate that Wareolestes is a morgonucodontan (an early mammal relative).

The un-erupted teeth show that Wareolestes replaced their teeth once in life. Most mammals have a set of baby teeth (also called ‘Milk’ teeth) and a set of adult teeth. This happens for two main reasons: 1) our mouths grow over time, but teeth cannot grow once they are formed, so we grow adult teeth to fit adult-sized mouths. And 2) our teeth fit precisely together so that we can chew our food really well (this is called precise occlusion), by only replacing our teeth once, we ensure that our teeth will fit together appropriately.

A photo showing how the different cusps of the premolars (labeled P4, for premolar 4) and the molars (labeled M1 and M2 for molar 1 and 2) fit together. From P.D. Polly.

By comparison, other animals (like crocodiles, for example), do not have a final adult size – they grow continuously as they age. They also replace their teeth as many times as they need to ensure they always have teeth for grabbing prey, but they don’t chew like mammals do, so their teeth don’t have to fit together.

This new specimen shows that morganucodontans had a similar tooth replacement pattern as modern mammals, and are the most basal mammaliaforms that have it.