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Si hubiera mirado por encima de su hombro justo antes de que el "gran pez" se lo tragara, el bíblico Jonás habría tenido una visión envidiable. Es envidiable, es decir, si eres Alex Werth, un biólogo sin litoral que estudia la anatomía de alimentación de las ballenas. "Ah, ser Jonás y ver a Baleen en acción desde un asiento en la lengua de una ballena", dice.
Baleen es el aparato en el que las ballenas sin dientes confían para filtrar los alimentos del mar. Cientos de estas placas flexibles, hechas de la proteína estructural queratina, crecen hacia abajo desde la mandíbula superior de una ballena, alineadas como los listones de las persianas venecianas. La colocación de las placas en la boca requiere una gran mandíbula superior, que da a las ballenas barbadas una especie de sonrisa al revés.
La estructura de alimentación evolucionó paso a paso hace unos 30 millones de años cuando los océanos estaban llenos de ballenas dentadas compitiendo por alimentos limitados. Después de haber desarrollado una herramienta y gusto por otros tipos de presas, las ballenas barbadas, conocidas colectivamente como misticetos, eventualmente se separaron y se separaron en 12 o más especies, incluida la ballena azul, el animal más grande que haya existido, junto con jorobadas, grises y ballenas francas Y, al menos hasta que los balleneros comerciales estadounidenses comenzaron a perseguirlos hace unos 200 años, estos comederos relativamente pasivos que devoraron pequeños animales marinos por tonelada funcionaron bien.
"Baleen cambió todo", dice Werth. "Y, sin embargo, nuestra comprensión de los aspectos de esta anatomía aún es delgada como el tejido". Muchos científicos coinciden en que la alimentación por filtración encontró equilibrio en el Oligoceno (hace 33, 9 a 23 millones de años) a medida que los cambios en las corrientes del Océano Austral trajeron enormes flores de plancton, un nuevo alimento listo. fuente. (Curiosamente, los animales no comenzaron como gigantes. Un nuevo informe publicado en mayo de 2017 sugiere que su gigantismo llegó más tarde, tal vez hace tres millones de años, cuando la presa se volvió más compacta pero más parcheada, el resultado de intensas oleadas de nutrientes. el estilo de comida favorecía a las ballenas que podían alimentarse en exceso y eran lo suficientemente voluminosas como para viajar lejos entre parches: las ballenas barbadas crecieron para enfrentar el desafío).
El tiempo estimado de llegada de las ballenas barbadas es donde termina el terreno común entre los científicos. Pocos están de acuerdo, dice Werth, sobre los pasos por los cuales el sistema de filtración evolucionó en las ballenas, cómo se alimentan las formas intermedias (probablemente por succión, de acuerdo con el último hallazgo de fósiles), "o incluso cómo [baleen] trabaja con las fuerzas y los flujos de las ballenas. mar."
Pero si bien el pasado profundo de algunas ballenas continúa perplejo, los científicos de hoy han descubierto una fuente inesperada de claridad, un detallado mapa del tesoro escondido dentro de la barba. La información asociada con la queratina, ya sea en la proteína o junto a ella, contiene marcas de tiempo químicas y datos sobre la salud, los movimientos y la reproducción de las ballenas. "Es como si estos animales hubieran estado llevando un diario, y de repente podemos ver lo que han estado escribiendo", dice la endocrinóloga Kathleen Hunt, de la Universidad del Norte de Arizona. Y la narrativa que se desarrolla a partir de la barba podría informar a la conservación de las ballenas de formas completamente nuevas.
¿Cómo saltaron las ballenas al usar los dientes para encerrar? Investigadores de los Museos Victoria y la Universidad de Monash en Australia, con la ayuda de Alfred, una ballena fósil de 25 millones de años, le brindan la ciencia más reciente.
El laboratorio de Werth en el Hampden-Sydney College en Virginia, donde estudia la hidromecánica de las barbas, huele un poco a ballenas. Baleen está en todas partes: largos listones desecados yacen en los estantes; Un carcaj de platos altos y estrechos envueltos en plástico, con los extremos gomosos sumergidos en conservante, se apoya en la esquina. Y luego están los 160 kilogramos de barbas frescas en barriles bien cerrados en el pasillo, recién llegados de colaboradores en Alaska.
Las barbas viejas se parten como las uñas, lo que revela su estructura: cada plato curvado es dos capas planas de queratina con hileras de túbulos, como bobinas en miniatura de carne de almuerzo bien enrollada, intercaladas entre ellas. La enorme lengua de la ballena y su presa que entra y sale abrasan el material, liberando una especie de flequillo en los bordes, lo que Aristóteles compara con las "cerdas de cerdo". La aspereza de esos filamentos, al igual que el tamaño, la forma y el número de los platos con barbas dependen de la especie, y es esta materia peluda la que separa los alimentos de cada bocado de agua de mar.
La alimentación por filtro puede haber dado a los mistices un camino hacia adelante hace millones de años, pero los océanos están experimentando un cambio rápido hoy, especialmente en regiones que una vez se bloquearon con hielo marino. Werth dice que esto "podría tener graves efectos incluso en los animales marinos más adaptativos".
Considere la ballena cabeza de proa. El elegante mamífero negro con el parche del alma blanca, nativo de las aguas más frías de la Tierra, está en el centro del cambio ambiental. Pasa toda su vida dentro del Ártico, moviéndose estacionalmente con el borde del hielo a medida que se forma y se retira. Al alimentarse con casi dos toneladas de zooplancton fresco al día, las puntas de proa crecen grandes, de unos 18 metros, y viven mucho más de 100 años, posiblemente el más largo de todos los mamíferos modernos.
Para un investigador de barbas, la especie es oro puro. Tiene más y más placas de barba (hasta 350 por lado a cuatro metros cada una) que cualquier otra ballena, incluido el azul gigantesco. Muchos indígenas de Alaska que cazan legalmente cabezas de arco compartirán barbas con los investigadores, por lo tanto, los barriles de Werth en el pasillo. Las redes de varamientos de ballenas proporcionan otra fuente. Las muestras más antiguas, que se remontan a las expediciones de caza de ballenas de mediados de 1800, acumulan polvo en los gabinetes de almacenamiento de museos y colecciones privadas, maduras para el estudio.
Kathleen Hunt, como Werth, está aprovechando este recurso. En última instancia, quiere saber cómo los bowheads están lidiando con el creciente impacto humano en su entorno. El derretimiento del hielo está abriendo el Ártico a más tráfico de barcos, exploración sísmica, desarrollo de petróleo y gas y pesca. Para los mamíferos marinos, esto se traduce en más huelgas de barcos, más enredos en las redes de pesca y más ruido. “¿Están estresados? ¿La actividad humana está afectando su reproducción? ”, Pregunta ella. Nadie sabe.
El investigador llegó por barba como fuente de datos en la desesperación. Sabía que las hormonas podrían responder muchas de sus preguntas, pero las ballenas son notoriamente difíciles de estudiar, y mucho menos de muestra. "Nunca se puede realmente apoderarse de su animal", dice Hunt. "No se puede tranquilizar a una ballena ni llevarla de vuelta al laboratorio".
Las ballenas azules, los animales más grandes de la Tierra, usan sus barbas para alimentarse de algunos de los animales más pequeños del océano. Este video de drones de alimentación en acción fue capturado por la Oregon State University. Video de GEMM Lab, Oregon State University
Uno puede, si está extremadamente motivado y es aún más paciente, recolectar heces, muestras de piel y grasa e incluso vapor respiratorio del orificio de respiración de una ballena. Pero estos ofrecen solo instantáneas de un solo punto en el tiempo. Hunt quería una cobertura más amplia. Los tapones de cerumen incluyen datos incrementales, pero no son terriblemente precisos, y los tapones son difíciles de extraer intactos de un cráneo, por lo que los suministros son limitados.
Después de que Hunt "[se sacudió] con caca y golpe" durante unos 13 años, un colega sugirió barbas. Después de todo, el cabello, las pezuñas, los cuernos, las uñas y otras estructuras de vertebrados que también están hechas de queratina, contienen todo tipo de información, incluidos datos endocrinos de las muchas glándulas que envían hormonas a través del cuerpo.
Resulta que la barba alberga la misma información y puede extraerse de muestras pulverizadas perforadas. Como las placas crecen a lo largo de la vida de un animal, capturan continuamente señales hormonales de las glándulas suprarrenales, las gónadas y la tiroides. "Podemos obtener datos no solo de la nueva parte [de la barba], sino del bit que ha estado sacudiendo el mar durante una docena o más años", dice Hunt. Un plato se erosiona en un extremo a medida que crece en el otro, por lo que representa una parte de la vida, a veces de 15 años.
Hunt aprendió mucho sobre la reproducción de ballenas estudiando la barba de dos ballenas francas del Atlántico Norte, Stumpy y Staccato, que los científicos habían estado observando en Nueva Inglaterra desde la década de 1970. Una buena parte de las historias de vida de las ballenas, incluidos los éxitos de parto, estaban bien documentadas, lo que permitió a Hunt crear una línea de tiempo para cada una, hasta la muerte (ambas murieron por los impactos del barco, una de ellas embarazada en ese momento). Dado que los científicos han calculado una tasa de crecimiento aproximada para la barba, tanto tiempo por centímetro, Hunt podría alinear los datos hormonales extraídos de la barba con las experiencias de la ballena en ese momento de su vida, lo que sugiere correlaciones importantes.
"Cosas como los ciclos de celo y la edad de madurez sexual, las tasas de embarazo, estos son realmente una caja negra para los investigadores", dice Hunt, pero ahora con barbas puede haber potencial para descifrarlos. Ella descubrió patrones claros en la progesterona (es "extremadamente alta" durante el embarazo) que se asocian con altibajos en la hormona del estrés cortisol. Además, dice, las hormonas tiroideas podrían revelar si un animal está muriendo de hambre (las ballenas pueden "disminuir" su tasa metabólica para conservar energía) mientras que un aumento en la aldosterona, utilizada para conservar el agua, se muestra en otros animales como un signo de estrés. así que puede indicar lo mismo en las ballenas.
Hunt cree que tener esa información, que puede superponerse con datos ambientales como la temperatura del mar, abrirá un portal sobre misterios más complejos. "¿Por qué las hembras no se reproducen en esta área sino en esa?", Pregunta como ejemplo. “¿Es un problema nutricional? ¿Las mujeres pierden becerras o simplemente no quedan embarazadas? ”La combinación correcta de puntos de datos podría proporcionar respuestas.
Además, encontrar correlaciones entre los cambios en las hormonas del estrés y el éxito reproductivo, por ejemplo, "podría ser realmente útil en la formulación de políticas", dice ella. Y en el panorama general están los efectos del cambio climático. "Esa es, por supuesto, una pregunta candente", dice Hunt, y hasta ahora, los científicos no tienen idea de cuáles serán esos efectos para las ballenas. Quizás a medida que la presa de las ballenas cambia en respuesta al aumento de la temperatura de los océanos, los biólogos verán estrés nutricional en las ballenas relacionadas con un cambio o una reducción en la cantidad de alimentos. Hunt plantea la hipótesis de que tal efecto podría extraerse de la tiroides y otros datos.
Lo que Hunt ha comenzado parece abrir las tapas en muchas cajas negras en el futuro cercano.
Mientras tanto, las hormonas no son el único tesoro químico atrapado en barbas. Al igual que Hunt, Alyson Fleming, de la Institución Smithsonian, extrae datos invisibles de la boca de las ballenas.
La oceanógrafa biológica ha manejado cientos de muestras de barbas en sus estudios de isótopos estables, elementos que incluyen carbono y nitrógeno con "firmas" predecibles relacionadas con su masa. Una forma de carbono, por ejemplo, tiene más neutrones que la otra y, por lo tanto, es más pesada y reacciona de manera diferente en los procesos químicos y físicos. Lo que es útil para Fleming es que estos elementos pueden actuar como trazadores de diferentes aspectos del medio ambiente, incluyendo, para una ballena migratoria, su ubicación geográfica y el nivel trófico (posición en la red alimentaria) de lo que la ballena ha estado comiendo.
Toma bolos. Estas ballenas migran estacionalmente entre los mares de Beaufort y Bering, y esos océanos y los animales que viven en ellos son isotópicamente diferentes entre sí. Esto se debe en parte a que el Beaufort obtiene agua dulce de los sistemas fluviales, y el agua dulce tiene una firma isotópica particular que aparece en los euphausiids, como el krill y los copépodos que admite.
Alimentadas por esas especies de presas, las ballenas usan oxígeno, carbono y nitrógeno para construir huesos y barbas. Y, de manera útil, las proporciones de esos elementos reflejan el océano en el que se alimentan las ballenas en el momento del crecimiento. El muestreo a lo largo de una placa de barba con espectrometría de masas revela los marcadores isotópicos a lo largo del tiempo, incluida la transición de un océano a otro. Debido a que los investigadores conocen el momento general de las migraciones entre estos océanos y pueden usar eso, junto con los datos de isótopos, para medir la tasa de crecimiento de la barba, las placas ofrecen una especie de mapa con marca de tiempo del viaje de una ballena, incluido dónde se demora para alimentarse. la manera.
Más específicamente, Fleming explica que las relaciones de isótopos de carbono pueden correlacionarse tanto con la cantidad como con la tasa de crecimiento del fitoplancton, la vida fotosintética a la deriva en la base de la cadena alimentaria marina. “Entonces, esta es una forma aproximada de evaluar cuánta productividad hay”, lo que finalmente se traduce en energía disponible para filtrar las ballenas.
Parte del trabajo de Fleming podría sugerir simplemente qué especies están más amenazadas por el cambio ambiental, dice ella. “Anteriormente hicimos un proyecto de jorobada, usando muestras de piel, observando 20 años de búsqueda de alimento en California. Lo que descubrimos es que estos animales eran muy flexibles: cambiaban de presa dependiendo de lo que era abundante ". Las jorobadas pueden ser ingeniosas, dice, " pero ¿qué pasa con los bowheads? Las barbas pueden ayudar a responder eso ", dando a los gerentes una herramienta para decidir dónde enfocar sus esfuerzos.
Eventualmente, Fleming, Hunt y otros investigadores de barbas pueden extender sus líneas de tiempo en ambas direcciones. En un extremo hay muestras frescas de ballenas varadas y cazadas legalmente, que ofrecen una visión moderna de la vida de las ballenas. El otro extremo se encuentra en las barbas de antaño: el material se usaba ya en el siglo XVI en joyas, cajas, peines, calzados y otros productos. "Estamos tratando de usar las muestras menos valiosas antes de profundizar en las cosas raras, y aún no sabemos si las hormonas y otras sustancias químicas habrán resistido tanto tiempo", dice Hunt. "Pero tengo la esperanza de unir todo, para observar las tendencias en barbas durante un período de tiempo muy largo".
La investigación basada en barbas está en sus inicios. Otros investigadores han informado sobre la superposición dietética entre especies (es útil saber si los animales compiten por la misma presa, especialmente si esa presa disminuye) y la exposición al mercurio, y el conjunto de información sigue expandiéndose. Está claro que la colaboración con otros recolectores de datos (superposición de datos personales, físicos y ambientales de la vida de una ballena) tiene un enorme potencial para la conservación. Los científicos dicen que hay una imagen muy grande en esta anatomía peculiar, que incluye las complejas conexiones entre la productividad del ecosistema, el estrés, la reproducción e incluso la huella humana en estos hábitats remotos.
Los investigadores esperan que la construcción de líneas de tiempo y la búsqueda de enlaces puedan informar a los gestores de vida silvestre y a los encargados de formular políticas. Es una batalla cuesta arriba, ya que varias especies de ballenas nunca se recuperaron de la matanza histórica de la caza comercial de ballenas: las ballenas azules antárticas, por ejemplo, se mantienen en solo el uno por ciento de los niveles previos a la explotación. Pero las especies no están todas en el mismo bote. Según la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza, aunque las ballenas francas del Atlántico Norte y el Pacífico Norte están en peligro, algunas poblaciones de cabezas de arco, ballenas francas australes y ballenas grises se consideran de "menor preocupación".
Por ahora, de todos modos. Los enemigos actuales de las ballenas se multiplican más rápido de lo que se puede reunir la información sobre sus vidas. Los ataques con barcos y los enredos de los aparejos de pesca son enemigos comunes número uno. Los conservacionistas también se preocupan por el ruido, el calentamiento de las temperaturas y sus múltiples ramificaciones, la exposición a aguas contaminadas y la acidificación de los océanos. Estas amenazas, especialmente combinadas, son extremadamente difíciles de cuantificar.
Pero a medida que los investigadores profundicen más en el tesoro molecular de Baleen, sin duda encontrarán nuevas formas de usar datos del pasado y del presente para planificar el futuro. La peculiar sonrisa de la ballena barbada está llena de sorpresas.
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