Ser un dinosaurio gigantesco presentaba algunos desafíos,
como sobrecalentarse con el sol del Cretácico y que se te friera el
cerebro.
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| BOURKE ET AL, 2018. |
Investigadores de la Universidad de Ohio y NYITCOM en el
estado de Arkansas, Estados Unidos, muestran en un nuevo artículo publicado en
'PLOS ONE', que los anquilosaurios fuertemente armados y con cola de garrote
tenían una especie de aire acondicionado en sus hocicos.
"Los enormes cuerpos que vemos en la mayoría de los
dinosaurios deben haberse calentado mucho en los climas cálidos del
Mesozoico", explica en un comunicado el autor principal del estudio, Jason
Bourke, profesor asistente de la Escuela de Medicina Osteopática del Instituto
de Tecnología de Nueva York en el Estado de Arkansas. "A los cerebros no
les gusta eso, así que queríamos ver si había formas de proteger al cerebro de
la cocción. Resulta que la nariz puede ser la clave", añade.
Bourke y el equipo utilizaron la tomografía computarizada y
un poderoso enfoque de ingeniería llamado dinámica de fluidos computacional
para simular la forma en que el aire se movía a través de los pasajes nasales
de dos especies diferentes de anquilosante, el 'Panoplosaurus' del tamaño de un
hipopótamo y el 'Euoplocephalus' más grande que un rinoceronte, para probar
cómo de bien los anquilosaurios transfirieron el calor desde el cuerpo al aire
inhalado.
"Hace una década, mi colega Ryan Ridgely y yo
publicamos el descubrimiento de que los anquilosaurios tenían pasajes nasales
increíblemente largos enrollados en sus hocicos", relata el coautor del
estudio Lawrence Witmer, profesor de la Facultad de Medicina Osteopática de la
Universidad de Ohio. "¡Estas vías aéreas enrevesadas parecían una pajita
para niños retorcida! Fue completamente inesperado y pedí una explicación. Me
emocioné cuando Jason abordó el problema como parte de su investigación doctoral
en nuestro laboratorio”, añade.
Este proyecto es un excelente ejemplo de cómo los avances en
la exploración por TAC, la reconstrucción en 3-D, la imagenología y el modelado
de dinámica de fluidos computacional se pueden utilizar en la investigación
biológica para probar hipótesis de larga duración", subraya Kathy Dickson,
directo de programas en la Fundación Nacional de Ciencia que financió la
investigación. "A partir de estas nuevas imágenes y modelos, los fósiles
pueden proporcionar información adicional sobre organismos extintos como el
anquilosaurio, en este caso, ofreciendo una explicación de cómo las
características inusuales realmente funcionan fisiológicamente",
agrega.
Oler puede ser una función primaria de la nariz, pero las
narices también son intercambiadores de calor, asegurándose de que el aire se
caliente y humidifique antes de que llegue a nuestros delicados pulmones. Para
lograr este efectivo aire acondicionado, las aves y los mamíferos, incluidos
los humanos, confían en delgados delgados bucles de cartílago y hueso dentro de
sus cavidades nasales llamadas cornetes, que aumentan el área de la superficie,
permitiendo que el aire entre en contacto con más de las paredes nasales.
"Los anquilosaurios no tenían cornetes, sino que
poseían narices muy largas y retorcidas", destalla Bourke. Cuando los
investigadores compararon sus hallazgos con datos de animales vivos,
descubrieron que las narices de los dinosaurios eran igual de eficientes para
calentar y enfriar el aire respirado. "Se trata de un caso de la
naturaleza que encuentra una solución diferente al mismo problema", dice
Bourke.
¿Cómo de largos eran estos pasajes nasales? En
'Panoplosaurus', eran un poco más largos que el propio cráneo y en
'Euoplocephalus', eran casi dos veces más largos que el cráneo, por lo que
están enrollados en el hocico. Para ver si la longitud del pasaje nasal fue la
razón de esta eficiencia, Bourke realizó modelos alternativos con pasajes
nasales más cortos y simples que corrían directamente desde la fosa nasal hasta
la garganta, como en la mayoría de los otros animales.
EL FLUJO SANGUÍNEO, UN ELEMENO CLAVE EN EL ENFRIAMIENTO DEL
AIRE
Los resultados mostraron claramente que la longitud de la
nariz era la clave para su capacidad de actuar como aire acondicionado.
"Cuando metimos una nariz corta y simple en sus hocicos, las tasas de
transferencia de calor cayeron más del 50 por ciento en ambos dinosaurios.
Fueron menos eficientes y no funcionaron muy bien", describe Bourke. Otra
línea de evidencia de que estas narices eran acondicionadores de aire que
ayudaron a enfriar el cerebro provino de análisis del flujo sanguíneo.
"Cuando reconstruimos los vasos sanguíneos, basados en
surcos y canales óseos, encontramos un rico suministro de sangre justo al lado
de estos pasajes nasales enrevesados", describe otro de los autores del
estudio, Ruger Porter, profesor de la Facultad de Medicina Osteopática de la
Universidad de Ohio. "La sangre caliente del núcleo del cuerpo viajaría a
través de estos vasos sanguíneos y transferiría su calor al aire entrante.
Simultáneamente, la evaporación de la humedad en los largos conductos nasales
enfrió la sangre venosa destinada al cerebro", añade.
Entonces, ¿por qué la necesidad de estos intercambiadores de
calor eficaces? Los cuerpos grandes de 'Panoplosaurus' y 'Euoplocephalus' eran
realmente buenos a la hora de retener el calor, lo cual es bueno para
mantenerse caliente, pero es malo cuando los animales necesitan refrescarse.
Este problema de desprendimiento de calor los habría puesto en riesgo de
sobrecalentamiento incluso en días nublados. En ausencia de algún mecanismo
protector, el delicado tejido neural del cerebro podría dañarse por la sangre
caliente del núcleo del cuerpo.
"Claro, sus cerebros eran casi cómicamente pequeños
--dice Bourke--. Pero siguen siendo sus cerebros y necesitan protección".
Las complicadas vías nasales de estos dinosaurios actuaban como
acondicionadores para enfriar el cerebro con un flujo constante de sangre
venosa enfriada, lo que les permite mantener la cabeza fría en todo momento.
Esta hazaña de ingeniería natural también pudo haber permitido la evolución de
grandes tamaños de tantos dinosaurios.
"Cuando observamos la cavidad nasal y las vías
respiratorias en los dinosaurios, encontramos que las narices más elaboradas se
encuentran en las grandes especies de dinosaurios, lo que sugiere que las
tensiones fisiológicas de gran tamaño corporal pueden haber estimulado algunas
de estas novedades anatómicas para ayudar a regular la temperatura del
cerebro", apunta Witmer.
El siguiente paso para los investigadores es examinar otros
dinosaurios para determinar cuándo ocurrió este agrandamiento nasal.
"Sabemos que los dinosaurios grandes tenían estas vías aéreas locas, pero
¿exactamente a qué tamaño sucedió esto? --dice Bourke--. ¿Fue un desarrollo
gradual a medida que aumentaba el tamaño del cuerpo, o hay un tamaño de umbral
en el que una nariz corriente ya no puede hacer el trabajo? No lo sabemos".
