Una Nueva Ballena con Dientes Raros

Esta semana, se publicó un [artículo] que describe un nuevo fósil de ballena de Carolina del Sur (USA). El fósil es del Oligoceno (~30 millones de años atrás) y tiene un cráneo que está básicamente completo, varias vértebras y algunas costillas.

Una reconstrucción de la ballena Coronodon por A. Gennari.

Los autores lo nombraron Coronodon havensteini, que quiere decir ‘diente de corona.’ Fue hallado por Mark Havenstein, así que el epíteto específico (la segunda parte del nombre) es en su honor. Los dientes de este fósil son particularmente interesantes.

Figura 2 del artículo mostrando los dientes de el Coronodon.

En lugar de dientes cónicos simples (como en los delfines) o barbas (como las que tienen las ballenas azules), el Coronodon tiene dientes con muchas cúspides, que le dan a cada diente el aspecto de una corona. La comida y otras partículas dejaron pequeñas raspaduras en los dientes, que indican la dirección en la cual se movió el agua en la boca y como los dientes fueron utilizados para comer. Cuando la boca estaba cerrada, los dientes de arriba se apoyaban por afuera de los dientes de abajo, dejando sólo un espacio suficiente para que se escape el agua, dejando la comida dentro de la boca.

Figura 2f del artículo mostrando como pasaba el agua por los dientes.

¡El Coronodon estaba usando sus raros dientes para filtrar sus alimentos! ¿Porqué es esto importante? Porque entender como empezó la alimentación por filtración en las ballenas es una pregunta pendiente de respuesta. El Coronodon es uno de los parientes más tempranos de los misticetos (ballenas con barba), pero el mismo no tiene barbas. Usaba sus dientes de la misma manera en que los misticetos de hoy usan sus barbas. Más tarde durante la evolución de los misticetos, las barbas empezaron a desarrollarse y finalmente se convirtieron en la estructura dominante para la alimentación. El Coronodon representa el primer paso en ese proceso. Otra idea es que las ballenas pasaron por una etapa sin dientes, durante la cual se alimentaron por succión antes que evolucionaran hacia la alimentación por filtración, pero el Coronodon muestra que la alimentación por succión no fue parte de la evolución hacia la alimentación por filtración.

¡Podemos aprender mucho sobre como se alimentaron los animales extinguidos y como procesaban su comida mirando la forma de sus dientes y las raspaduras en ellos (llamado desgaste microscópico) y el Coronodon es un nuevo ejemplo maravilloso de eso!

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.

Un Nuevo Fosil de una Ballena

Hoy, las ballenas vienen en dos variedades basicas: los que tienen barbas de ballena, y los que tienen dientes. Estas dos variedades reflejan una diferencia en la manera de comer que usan las ballenas. Los que tienen barbas de ballena (los Mysticetos) filtran al plancton con aspirar un bocadillo de agua, y empujan el agua por las barbas, dejando al plancton en su boca.

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© Walt Disney

Las ballenas con dientes (Odontocetos) usan ecolocación para cazar animales más grandes como peces, calamares, y otras comidas.

 

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Bailey usando ecolocación. © Walt Disney

Pero ahora hay una tercera variedad de ballenas gracias a un nuevo [fósil] que fue publicado esta semana. Esta nueva ballena se puede identificar solamente por su número y su apodo, Alfred, hasta que una descripción más grande se publica. Alfred tiene preservado partes de su cráneo, mandíbula, dientes, y algunos otros huesos y se encontró en la Formación Pysht de Washington (USA). Estos sedimentos son del Oligoceno Tardío (28 a 23 millones de años atrás). Características de su cabeza nos dicen que Alfred es una ballena Aetiocetido, sin embargo todavía no entendemos como están relacionados con las ballenas de hoy.

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Una reconstrucción de Alfred por C. Buell/Museums Victoria.

Los dientes de Alfred preservan ranuras microscópicas que nos cuentan de cómo comía. Los dientes están hechos de dentina blanda adentro de todo, y esmalte duro por afuera. Si un animal está comiendo comida áspera continuadamente, el esmalte se desgasta. Si un animal está comiendo en exactamente la misma manera todos los días, el patrón de desgasto que vemos en los dientes nos puede contar de cómo comía ese animal. Analizando el patrón de desgaste de Alfred, los autores descubrieron que el probablemente estaba usando su lengua para crear una fuerza de succión para entrar a la presa. Después, Alfred expulsaba al agua a través de sus dientes. Cuando la arena y otros trozos duros chocaron contra sus dientes al salir, crearon ranuras en los dientes de Alfred.

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Como Alfred comía con succión. Por Museums Victoria.

Este fósil muestra que las barbas de ballena tal vez evolucionaron más tarde que pensábamos, por qué esta ballena no tiene evidencia de barbas. También nos dice que esta manera de comer con succión tal vez era un paso intermedio entre ballenas con dientes y esos que filtran su comida.

 

Una Ballena de un Cuento

Esta semana, se publicó un [artículo] en el cual los autores tratan de responder a la pregunta “¿Cuantas veces se hicieron grandes las ballenas?” En biología, hay unas ‘reglas’ sobre cómo se puede evolucionar un cuerpo grande. La Regla de Cope dice que, durante el tiempo evolucionario, los linajes de animales tienden a hacerse grandes. Ahora, las reglas de biología no son como las leyes científicas (las leyes científicas están respaldadas con muchos experimentos científicos y están consideradas verdaderas, como, por ejemplo, la ley de gravedad). Las reglas de biología pueden y tienen muchas excepciones, pero pueden ser útiles algunas veces para abordar preguntas sobre la evolución.

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Un ejemplo de la Regla de Cope usando caballos. Cuando los caballos evolucionaron, eran chicos, y se hicieron mas grandes durante la evolución de su linaje.

¿Ahora, sigue la evolución de cuerpos grandes en ballenas la Regla de Cope? Para responder a esta pregunta, los autores compilaron una lista de todas las ballenas madre con barbas (esas son todas las ballenas con barbas que no están en el grupo de estas ballenas vivientes hoy), sus tamaños, su ubicación geográfica, y sus edades geológicas. Los parentescos de las ballenas con barbas no están bien entendidos, así que los autores usaron tres filogenias (diagramas de árboles evolucionarios) para analizar cómo cambió el tamaño del cuerpo en este grupo a través del tiempo.

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Una ballena azul viviente con un humano para escala. Son animales tremendos.

Mediante el uso de todos los tamaños de cuerpo de los fósiles conocidos, paleontólogos pueden usar un método llamado Reconstrucción de Estados Ancestrales para hacer una predicción del tamaño de la forma ancestral. Encontraron que teniendo un cuerpo chico era más probable para la forma ancestral, y que un cuerpo grande evolucionó muchas veces en las ballenas con barbas. Sin embargo, algunas formas que se extinguieron recientemente también evolucionaron cuerpos chicos. Así que la Regla de Cope no es suficiente para explicar los tamaños de cuerpos en ballenas.

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Un dibujo de la ballena temprana Herpetocetus morrowi, con un humano para escala. De Adli et al. 2014.

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Una ballena temprana mas grande, Llanocetus, con un humano para escala.

Como Hablar Ballena

Las ballenas son un grupo de animales asombrosos. Evolucionaron de animales con pezuñas, como los hipopótamos, los ciervos, las jirafas, y las vacas. Los registros de fósiles nos muestran como las ballenas se transformaron de animales con pezuñas en los gigantes acuáticos que podemos ver hoy en día. Sus antepasados gradualmente acortaron sus brazos y piernas, alargaron sus cuerpos, y cambiaron la forma de sus cráneos para que sean más adecuados para el agua.

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La evolución de las ballenas (evolution.Berkeley.edu)

Hoy, existen ballenas de muchas formas, tamaños, y colores. La ballena más pequeña es el delfín de Héctor que mide 5 pies de largo, y la ballena más grande es la ballena azul que mide 100 pies de largo.

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La ballenas se pueden dividir en 2 grandes grupos, según la forma en que ellas comen. Las ballenas misticetos (= ballenas con barbas) tienen barbas.  Las ballenas odontocetos (= ballenas con dientes) tienen dientes. Las ballenas misticetos se alimentan tragando y/o embistiendo a otros animales mediante la ingestión de un gran trago de agua lleno de microorganismos (mmmmmm krill).


(from BBC’s Blue Planet)

from BBC’s Blue Planet

Los odontocetos, como los delfines o las orcas, tienden a ser mejores en la caza rápida de animales y en la persecución de presas. Debido a que los mamíferos tienen mala visión, especialmente debajo del agua, los odontocetos desarrollaron la ecolocalización que los ayuda a entender el entorno y a encontrar a sus presas. Para usar la ecolocalización, los odontocetos producen un sonido de alta frecuencia cerca de sus orificios nasales, que son amplificados y dirigidos con un órgano grande llamado el melón. Debido al melón estos animales tienen un chichón en el frente de sus cabezas:

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La anatomía del delfiín (de Texas Marine Mammal Stranding Network)

Los sonidos de alta frecuencia viajan en el agua, rebotan en cualquier objeto, y regresan a la ballena. Las ondas de sonido entran por la mandíbula de la ballena, y son transferidas al oído medio – el órgano de la audición. Estas ballenas pueden usar la audición para ‘ver’ sus entornos!

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La ecolocalización de las ballenas (de Wikipedia)

En Abril (2016) se publicó un [artículo] que describe el órgano de audición de la ballena odontoceto más vieja del Oligoceno (33-23 millones de años atrás). La forma del oído medio es muy similar a la de los oídos de las ballenas modernas que usan ecolocalización, y muestra que  incluso los primeros odontocetos usaban ecolocalización. Aparte de ayudarlos a encontrar animales de presa, la ecolocalización los ayuda a comunicarse entre ellos, lo que hace cazar en grupos y vivir en grupos grandes más fácil.

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Las orcas usando una ola grande para cazar.

 

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Delfínes usando paredes de barro para cazar (de BBC La Maravilla de Animales episodio 9)

Tal vez la ecolocalización es lo que ayudó a estas ballenas a hacerse tan diversas y exitosas hoy!