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Cómo construir un dinosaurio gigante

Fueron los animales más gigantescos que jamás caminaron por la tierra. Dinosaurios saurópodos: “delgados en un extremo; mucho, mucho más grueso en el medio; y luego adelgazar de nuevo en el otro extremo ", como los describió el comediante John Cleese, eran titanes que prosperaron durante más de 130 millones de años. Las especies más grandes conocidas, como Argentinosaurus y Futalognkosaurus de la prehistoria de América del Sur, se extendían más de 100 pies de largo y pesaban más de 70 toneladas. Los huesos encontrados en la década de 1870 (y desde que se perdieron de alguna manera) insinúan que una especie enigmática denominada Amphicoelias puede haber sido aún más grande.

Ningún mamífero terrestre se ha acercado al tamaño de estos gigantescos dinosaurios. El rinoceronte prehistórico Paraceratherium, el mamífero terrestre más grande de la historia, tenía solo 40 pies de largo y pesaba 17 toneladas, y los elefantes africanos de hoy en día, con 5 toneladas, se verían delicados junto a los dinosaurios saurópodos más grandes. (Las ballenas azules, a 100 pies y 200 toneladas, son un poco más masivas que los saurópodos, pero es más fácil, fisiológicamente, ser grande en un ambiente acuático).

¿Qué tenían estos dinosaurios que les permitió convertirse en los animales terrestres más grandes de todos los tiempos? Los paleontólogos han estado desconcertando sobre la cuestión durante más de un siglo. Incluso los gigantes de tamaño relativamente modesto como Apatosaurus y Diplodocus, creían los primeros naturalistas, eran tan grandes que debieron haber estado confinados en ríos y lagos lo suficientemente profundos como para soportar la masa de los dinosaurios. En tierra, se decía, estos dinosaurios colapsarían por su propio peso. En la década de 1970, la evidencia esquelética y las huellas preservadas en las vías confirmaron que los saurópodos eran habitantes de la tierra. Pero solo ha sido recientemente que los paleontólogos han podido comenzar a descubrir los secretos de cómo estos animales aparentemente improbables se desarrollaron a lo largo de sus vidas y cómo evolucionaron en primer lugar.

Comprender la historia natural de los saurópodos ha sido crucial para descubrir cómo se hicieron tan grandes. Aunque algunos de los primeros miembros del linaje de los saurópodos, como la Panfagia argentina de 230 millones de años, tenían menos de cinco pies de largo, incluso poseían una combinación única de rasgos que finalmente permitieron al grupo alcanzar enormes tamaños.

La forma en que se reprodujeron los saurópodos puede haber sido clave para su capacidad de crecer a tamaños tan prodigiosos. Las madres saurópodos pusieron alrededor de 10 huevos a la vez en pequeños nidos; Se han encontrado decenas de embragues de huevos fosilizados, al igual que miles de huevos de sitios de todo el mundo. (Algunos incluso conservaron embriones en el interior, lo que permitió a los paleontólogos identificar definitivamente los huevos de saurópodos por su forma). Eso significa que estos dinosaurios crecieron fuera de los cuerpos de sus madres. Según Christine Janis, de la Universidad Brown, y Matthew Carrano, del Museo Nacional de Historia Natural del Smithsonian, poner huevos abrió posibilidades evolutivas para estos dinosaurios.

Para los mamíferos grandes, llevar un feto es una gran inversión. Los elefantes arbustivos africanos en desarrollo se gestan dentro de sus madres durante unos asombrosos 22 meses, por ejemplo, y a medida que las especies de mamíferos más grandes se vuelven más largas tienen que desarrollarse sus crías antes del nacimiento. Muchas cosas pueden salir mal durante una gestación larga, incluido el aborto espontáneo, y alimentar a un embrión tan grande durante tanto tiempo es una gran pérdida de energía para una futura madre (por no hablar de amamantar al bebé y brindarle atención después del nacimiento). A medida que los mamíferos crecen, aumentan los riesgos y los costos de llevar descendencia, por lo que puede haber algún tipo de umbral de tamaño que los mamíferos terrestres no pueden cruzar.

Las madres saurópodos, por otro lado, no tuvieron que cargar a sus bebés en desarrollo durante casi dos años, y podían poner numerosos huevos a intervalos relativamente cortos. Algunas especies pueden haber proporcionado cuidado parental después de la eclosión: las vías raras muestran que algunos rebaños probablemente incluyeron saurópodos de diferentes edades. Pero los fanáticos de la película animada The Land Before Time pueden estar decepcionados al saber que a otros probablemente no les importó su juventud. Los paleontólogos también han encontrado lechos de huesos que contienen solo saurópodos jóvenes de especies como Alamosaurus, lo que indica que estos dinosaurios estaban solos después de abandonar el nido.

Sin embargo, independientemente de si los saurópodos juveniles se juntaban en grandes rebaños o en pequeños grupos de dinosaurios de su misma edad, los dinosaurios jóvenes probablemente eran quisquillosos. Debían serlo si iban a crecer hasta el tamaño de un adulto. Diplodocus es uno de los dinosaurios saurópodos más emblemáticos, y los adultos de este herbívoro jurásico tenían hocicos anchos y cuadrados indicativos de una dieta indiscriminada. Además de los árboles de ginkgo y las coníferas ricos en energía llamados rompecabezas de mono, también podrían haber sobrevivido con alimentos de baja calidad como las cícadas y las partes difíciles de las coníferas. El cráneo de un joven, descrito por John Whitlock, Jeffrey Wilson y Matthew Lamanna el año pasado, insinúa que el joven Diplodocus tenía gustos diferentes.

Los paleontólogos han reconocido que las diferencias en la elección del menú entre los herbívoros de pastoreo y de navegación generalmente se pueden ver en forma de cráneo. Mientras que los herbívoros tienen bozales anchos para engullir una amplia variedad de alimentos, los navegadores selectivos tienen hocicos más estrechos y redondeados que les permiten recoger plantas o partes de plantas específicas. (Algunas reconstrucciones fantasiosas le dieron a Diplodocus y a otros saurópodos troncos en forma de elefante con los que extraer comida, pero esta idea ha sido completamente desacreditada.) Dado que el cráneo juvenil de Diplodocus tenía una forma más redondeada, Whitlock y sus colegas propusieron que seleccionara el buscador más jugoso. El Diplodocus juvenil puede haberse centrado en alimentos como la cola de caballo, helechos y árboles de hoja perenne de alta energía, en lugar de succionar lo que estaba disponible, como lo hicieron los adultos.

Desde una perspectiva energética, tenía sentido que los saurópodos jóvenes fueran selectivos. Los pequeños dinosaurios requerían la mayor parte de su dinero en términos de comida; estaban especializados en recoger plantas de alta energía para impulsar su rápido crecimiento. Los adultos, que ya eran grandes y simplemente tenían que mantener, en lugar de crecer, cuerpos grandes, podían permitirse el lujo de consumir grandes cantidades de combustible de menor calidad. Si bien consumieron más alimentos en términos absolutos, los saurópodos adultos podían comer alimentos de menor calidad, mientras que los saurópodos más pequeños requerían alimentos de alta calidad. (Este es un patrón común que se observa entre los animales incluso hoy en día: una pequeña musaraña tiene que comer insectos nutritivos casi constantemente, pero los elefantes africanos pueden subsistir con una dieta de hierba de baja calidad y otros alimentos vegetales). Diplodocus maduro para vivir en la misma área a través de un fenómeno que los ecologistas llaman "partición de nicho". La especialización de los juveniles y la dieta más generalista de los adultos los mantuvo fuera de la competencia constante por la comida, lo que significa que los Diplodocus jóvenes y viejos se alimentaron casi como si fueran dos especies diferentes.

Los primeros naturalistas creían que los saurópodos eran tan grandes que debían haberse confinado a ríos y lagos lo suficientemente profundos como para soportar su volumen. No fue hasta la década de 1970 cuando la evidencia esquelética y las huellas preservadas confirmaron que los saurópodos eran habitantes de la tierra. (© Julius T. Csotonyi, csotonyi.com) Argentinosaurus y Futalognkosaurus, en la foto, de América del Sur prehistórica, se extendían más de 100 pies de largo y pesaban más de 70 toneladas. (© Julius T. Csotonyi, csotonyi.com)

Sin embargo, para consumir toda esa comida, los saurópodos tuvieron que alcanzarla. Los cuellos largos fueron una adaptación crítica y temprana que permitió a los saurópodos alcanzar grandes tamaños corporales, según una revisión reciente de Martin Sander y otros 15 científicos. Piense en un Apatosaurus parado al borde de un bosque prehistórico. El largo cuello del dinosaurio le permitiría alcanzar una amplia franja de vegetación, alta y baja, izquierda y derecha, sin mover su cuerpo en absoluto. Desde el principio en la evolución de los saurópodos, los cuellos largos hicieron que estos dinosaurios fueran alimentadores eficientes capaces de alcanzar recursos que eran inaccesibles para otros herbívoros, e incluso con cabezas pequeñas, los grandes saurópodos habrían podido aspirar fácilmente grandes cantidades de alimentos.

La forma en que estos dinosaurios convirtieron toda esta comida verde en energía y tejido es un asunto complicado. Los saurópodos no tenían baterías robustas de molares para masticar sus alimentos. Muchos tenían solo unos pocos dientes con forma de lápiz o cuchara para arrancar la comida antes de tragarla entera. Teniendo en cuenta los malos modales en la mesa de los saurópodos, los científicos solían pensar que los dinosaurios podrían haber tragado piedras para moler los alimentos que aún están en el estómago como lo hacen algunas aves. Los paleontólogos Oliver Wings y Martin Sander han argumentado que probablemente este no fue el caso: las llamadas "piedras de estómago" encontradas con algunos fósiles de saurópodos no muestran un patrón de desgaste consistente con lo que se esperaría si se usaran de esta manera. En cambio, los dinosaurios extrajeron la mayor cantidad de nutrientes posible de sus alimentos al retenerlos durante largos períodos en sus sistemas digestivos.

Jürgen Hummel y sus colegas modelaron experimentalmente algunos detalles de la digestión de saurópodos en 2008. Los científicos colocaron muestras modernas de la comida para saurópodos más abundante del Mesozoico (helechos, colas de caballo, ginkgos y coníferas) en estómagos artificiales simples. Inocularon las tripas falsas con microbios tomados de la parte del sistema digestivo de las ovejas donde inicialmente se descomponen los alimentos vegetales. A medida que las plantas fermentaban, los científicos rastrearon cuánta nutrición liberaron.

Al contrario de lo que se suponía, muchas de estas plantas se degradaron con relativa facilidad en los ambientes estomacales crudos. Los rompecabezas de cola de caballo y mono eran especialmente nutritivos. Los estómagos de dinosaurios reales podrían haber estado incluso mejor equipados para descomponer estas plantas, y ciertamente había suficiente energía disponible en las plantas de la época para que los saurópodos crecieran. Los saurópodos probablemente no requirieron una arquitectura intestinal extraordinaria para sobrevivir.

Otra característica importante permitió que estos titanes aumentaran de tamaño. Es un rasgo que comparten con las aves. Las aves son descendientes directos de pequeños dinosaurios terópodos relacionados con especies como Velociraptor y Anchiornis, pero no están muy relacionados con los dinosaurios saurópodos; La última vez que compartieron un ancestro común fue hace más de 230 millones de años. Aun así, los linajes terópodos y saurópodos compartían un rasgo peculiar que era extremadamente importante en su evolución: una red de sacos aéreos internos conectados a los pulmones.

Los sacos de aire blando no se han visto directamente en el registro fósil, pero las estructuras dejaron bolsas reveladoras donde invadieron los huesos. Los naturalistas reconocieron las muescas hace más de un siglo, pero los paleontólogos modernos apenas comienzan a comprender su significado. Al igual que en las aves, los pulmones de los saurópodos probablemente estaban conectados a una serie de sacos aéreos, y unidos a estos órganos había una red de bolsillos más pequeños, llamados divertículos, que se infiltraron en los huesos del cuello, el pecho y el abdomen de los dinosaurios. Desde un punto de vista estructural, esta red de estructuras llenas de aire redujo la densidad del esqueleto de saurópodos y permitió que estos dinosaurios tuvieran una construcción relativamente liviana para su tamaño. En lugar de tener huesos extra fuertes, como se había sugerido anteriormente, los esqueletos de saurópodos se hicieron más ligeros por un rasgo que comparten con las aves, y la red de sacos aéreos probablemente también tuvo otros beneficios.

En las aves, los alvéolos son parte de una disposición de respiración de flujo que es mucho más eficiente para extraer oxígeno que el sistema respiratorio de los mamíferos. Todavía no sabemos si los saurópodos respiraron de la misma manera que lo hicieron las aves: el grado en que sus esqueletos fueron modificados por los sacos aéreos variaba según las especies, pero es probable que los sacos aéreos de los dinosaurios gigantes estuvieran mejor equipados para suministrar oxígeno a sus aves. cuerpos que la alternativa vista en mamíferos gigantes. Las aves tienen una alta tasa metabólica que requiere una gran cantidad de oxígeno para volar de forma sostenida; Del mismo modo, el tamaño y la vida activa de los saurópodos habrían requerido una gran cantidad de oxígeno, y el sistema de bolsa de aire les habría proporcionado beneficios respiratorios esenciales.

No todos los dinosaurios saurópodos eran gigantes. Algunas especies, como Magyarosaurus de los estratos de Rumania, eran pequeños descendientes de especies mucho más grandes. Disminuyeron en tamaño debido a su aislamiento en las islas, aunque los científicos debaten la razón exacta por la cual evolucionan los enanos isleños. Aún así, los saurópodos que pesan más de 40 toneladas evolucionaron independientemente en al menos cuatro linajes durante la larga permanencia de este grupo de dinosaurios, todo gracias a un conjunto de características que hicieron posible un gran tamaño del cuerpo.

Los paleontólogos todavía están investigando las presiones evolutivas que hicieron ventajosas formas tan grandes. Su tamaño les dio cierta protección contra los depredadores, presumiblemente, y sus largos cuellos les permitieron alcanzar alimentos que las criaturas más pequeñas miraban con hambre pero no podían alcanzar. Las otras ventajas que podría haber proporcionado el tamaño gigante aún no están claras. Sin embargo, los saurópodos eran criaturas asombrosas que solo podrían haber existido gracias a una confluencia peculiar de eventos. Eran formas fantásticas a diferencia de todo lo anterior o que ha evolucionado desde entonces.

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