Para los biólogos evolucionistas, las orejas de ballena son un enigma extraño y fascinante. Estudiarlos a medida que se desarrollan en el útero puede ayudarnos a comprender cómo evolucionaron. Pero la recolección de fetos de ballenas hoy está fuera de discusión porque cazar ballenas es ilegal, y los científicos tienen que depender de varamientos, que a menudo no son mujeres embarazadas.
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Entonces, cuando la investigadora del Smithsonian Maya Yamato se enteró por primera vez de una colección de 56 fetos de ballenas conservados en alcohol en el Museo Nacional de Historia Natural, los llevó al laboratorio de tomografía computarizada del museo. "Nunca volveremos a obtener este tipo de material", dice Yamato, "dado que son tan valiosos y raros, no es deseable diseccionarlos".
Yamato, un becario postdoctoral que trabaja con el curador de mamíferos marinos fósiles, Nicholas Pyenson, quería ver mejor cómo se desarrollaban las orejas en los fetos de ballenas. La colección incluye algunos especímenes de hace 100 años, y la mayoría se remonta a un período a principios y mediados del siglo XX, cuando las operaciones comerciales de caza de ballenas estaban prosperando. En 1986, la caza de ballenas fue prohibida por la Comisión Ballenera Internacional, y aunque algunos de los especímenes de la colección provienen de capturas incidentales y varamientos, muchos están asociados con la caza de ballenas de una época anterior.
"Son únicos porque hay especies que nadie podrá volver a recolectar", dice Pyenson. "En algunos casos, las circunstancias en las que fueron recolectadas no se pueden replicar o los organismos no están allí en la naturaleza".
Debido a que diseccionar cualquiera de las muestras o realizar algún tipo de examen invasivo no era una opción, Yamato usó la tecnología CT no invasiva para inspeccionar las características muy delicadas dentro de los cráneos de las ballenas. Los resultados del trabajo de Yamato aparecen hoy en un nuevo estudio en la revista PLOS ONE . Lo que encontró Yamato ayuda a confirmar lo que dice el registro fósil sobre cómo las ballenas hicieron el cambio dramático de la tierra al mar, y cómo las familias de ballenas continuaron desarrollando características físicas divergentes para adaptarse a diferentes estilos de vida en su entorno submarino.
Maya Yamato (derecha) y un colega disecan la cabeza de una ballena de aleta varada fallecida en la Bahía de Chesapeake para examinar el tejido blando asociado con las orejas. (Programa de respuesta de varado del acuario de Virginia) Los cetáceos se han convertido en dos grupos distintos: los que tienen dientes y los que tienen barba, una estructura similar a un tamiz de cerdas hecha de queratina. Las ballenas dentadas, como los cachalotes, las orcas y los delfines cazan y atrapan presas en sus fauces con dientes, pero las ballenas barbadas como las jorobadas, azules y ballenas de Groenlandia tragan agua y la filtran a través de su barba para atrapar pequeños peces y krill.
No solo se alimentan de formas completamente diferentes, sino que los dos grupos de ballenas también escuchan de manera diferente. Los grupos procesan el sonido en los extremos opuestos de la escala de frecuencia para la audición de mamíferos. Las ballenas barbadas utilizan sonidos de frecuencia ultrabaja para comunicarse a largas distancias. Escuchan y vocalizan usando frecuencias más bajas que las utilizadas por cualquier mamífero terrestre, incluso los elefantes.
Las ballenas dentadas, por otro lado, escuchan y producen sonidos en frecuencias más altas que el pequeño murciélago marrón, el mamífero terrestre más agudo. Las ballenas dentadas dependen de esa capacidad de ecolocalización para navegar y encontrar presas.
Usando las tomografías computarizadas de la colección de ballenas fetales, Yamato y Pyenson pudieron rastrear el desarrollo de estos dos tipos muy diferentes de ballenas. "Si el Smithsonian no tuviera un escáner CT, y no tuviera la colección de mamíferos marinos más grande del mundo, este estudio probablemente no hubiera sucedido", dijo Yamato.
Ella y Pyenson son los primeros científicos en identificar el "embudo acústico" en desarrollo en los oídos de una muestra fetal. Las orejas de ballena son completamente internas. Dependen del tejido graso asociado con el embudo acústico en forma de cono, que se encuentra solo en las ballenas. Aún no se comprende completamente cómo funcionan exactamente. En todas las ballenas dentadas, el embudo acústico está orientado hacia adelante, pero en algunas ballenas barbadas, el embudo está orientado hacia el lado de la cabeza.
El equipo de investigación se convirtió en el primer grupo de científicos en identificar y representar in situ el desarrollo de un área específica del oído que se encuentra exclusivamente en ballenas conocidas como el "embudo acústico" (arriba: cono rosa), una estructura que se considera un componente crítico. para comprender mejor cómo escuchan las ballenas barbadas (abajo) y las dentadas (arriba) en sus ambientes acuáticos. (Yamato M, Pyenson ND (2015)) Las primeras etapas del desarrollo del oído en los fetos son paralelas a la divergencia evolutiva de los cetáceos de sus antepasados terrestres. Y, lo que es más importante, la divergencia de los dos grupos entre sí. El embudo acústico se desarrolla de manera similar, al principio, en todos los cetáceos. Luego, más tarde, a medida que se desarrollan los fetos de los dos grupos, cambia la orientación y la forma en el cerebro, imitando el proceso evolutivo.
"Queremos poder rastrear todas las estructuras dentro del oído", dice Yamato. “En los primeros fetos, vemos las estructuras típicas de los mamíferos. Son más similares a todos los demás mamíferos, a los mamíferos terrestres. Con este método no invasivo de estudiar estos especímenes raros, podemos observar cómo se reorganizan esos ingredientes típicos de mamíferos terrestres para formar las orejas de las ballenas modernas ".
Este tipo de información es difícil de obtener. Los fetos antiguos no se conservan bien en el registro fósil. Pyenson dice que solo hay un espécimen fosilizado conocido de una ballena no nacida. Así que examinar estos especímenes históricos que incluían 15 especies diferentes de ballenas dentadas y barbadas era como abrir un tesoro de datos. Ahora que los escaneos están disponibles para la comunidad científica, otros científicos ya están comenzando a usarlos para estudiar otras características del desarrollo de las ballenas.
"La forma en que crecemos, especialmente en el útero, nos dice mucho sobre cómo hemos evolucionado", dice Pyenson. "Así que mirar los datos fetales puede darnos muchas respuestas en términos de cómo se desarrolla un animal".
"Este tipo de estudio ayuda a ilustrar la increíble diversidad y adaptación de la vida en la Tierra", agrega Yamato. "Aunque todos descendimos del mismo ancestro, tenemos diferentes estrategias para lidiar con entornos muy diferentes".
