jueves, 13 de octubre de 2016

Un sonido de 70 millones de años

Investigadores del CONICET descubrieron el registro más antiguo conocido hasta ahora del aparato fonador de las aves. Aquí se describen los primeros restos, de una siringa fósil de la era Mesozoica, que se conserva en tres dimensiones en un espécimen desde el Cretácico superior (hace aproximadamente 66 a 69 millones de años) de la Antártida. Este hallazgo fue publicado en la revista Nature. 


Vegavis iaai junto a los dinosaurios de la Antártida. Ilustración: Gabriel Lio.

“Era buceadora y convivía con otros animales vertebrados marinos, como los mosasaurios, tortugas marinas, plesiosaurios, un grupo de tiburones, amonites, especies del bosque Nothofagus y dinosaurios herbívoros del tamaño de un caballo”. (Novas)

Los registros fósiles muestran que las aves que se conocen hoy en día descienden de los dinosaurios. A pesar de la lejanía temporal estas especies tienen esqueletos muy similares, e incluso comparten ciertos comportamientos reproductivos, entre otros aspectos. Sin embargo, poco se sabía de los sonidos que emitían los animales prehistóricos hasta el reciente hallazgo del primer aparato fonador – llamado siringe – de 70 millones de años que llegó hasta estos días.

Vegavis iaai 
A partir de canciones complejas a simples bocinazos, pájaros producen sonidos utilizando un órgano vocal único llamado la siringe. Situado cerca del corazón en la unión traqueobronquial, cuerdas vocales o membranas unidos a anillos mineralizadas modificados vibran para producir sonido.  Componentes siringe no fueron pensados para entrar comúnmente el registro fósil, y los pocos informaron partes fosilizados de la siringe son geológicamente joven, desde el Pleistoceno y Holoceno, hace aproximadamente 2,5 millones de años hasta el presente. La siringe más antigua conocida sólo es una muestra del Eoceno que no se describen o ilustran. 

Por primera vez, en la Isla Vega en la Antártida Argentina, se encontraron fósiles de la especie Vegavis iaai, un animal similar al actual pato, que muestran que la compleja vocalización de las aves ya se había desarrollado a fines de la era de los dinosaurios. Este descubrimiento fue recientemente publicado en la prestigiosa revista Nature y tiene entre sus autores a varios investigadores y profesionales del CONICET.

"Si bien se han identificado restos fósiles de aves más antiguas en la China, con huesos y plumas de más de 140 millones de años, hasta el momento nunca se había descubierto el aparato fonador. Significa que el ave que habitaba la actual Isla Vega en la Antártida sí lo tenía y podía comunicarse de manera compleja con otros individuos” (Novas) 

De izquierda a derecha, los miembros del equipo investigador, Fernando Novas, Federico Agnolin, Marcelo Isasi y Daniel Martinioni,

“El hallazgo tiene importancia mundial para entender la evolución de las aves. Es clave que el Estado argentino siga apoyando a la ciencia”. (Novas)
“Es muy difícil que se conserve un fósil de un ave porque tienen huesos huecos y frágiles, una característica relacionada al vuelo. Encontrar un ave fósil es infrecuente, más aún recuperar gran parte del esqueleto y en este caso es todavía más inusual porque descubrimos parte de su anatomía blanda. Lo fascinante es que este nuevo hallazgo, aparte de los huesos, brinda información sobre la estructura y función de la siringe, la región de la tráquea que producía sonidos. Esto nos informa sobre el comportamiento de estas aves, ya que da cuenta de que hace 70 millones de años ya se comunicaban entre sí de manera compleja”, explica Fernando Novas, investigador principal del CONICET en el Museo Argentino de Ciencias Naturales “Bernardino Rivadavia” (MACN, CONICET) y uno de los autores del trabajo.

“Por primera vez accedemos a un ave mesozoica en este estado de conservación y, en particular, a su estructura fonadora”, subrayó el investigador del CONICET. Y agregó: “La siringe nos está hablando de sonidos, de comportamientos y de una amplia variedad de cuestiones relativas a la evolución de esta forma de comunicación por sonido. En contraposición, el resto de los fósiles de dinosaurios descubiertos hasta el momento en todo el mundo ninguno preserva esta disposición anatómica, lo que da la pauta de que no la tenían”.

Vegavis iaai era una especie de ave anseriformes que vivió en Antártida durante el Período Cretácico Superior, entre unos 65 y 70 millones de años atrás. Era de tamaño pequeño –50 cm de largo- y pesaba cerca de 1.5 Kg. Sus restos fueron descubiertos en 1992 en el Cabo Lamb de la Isla Vega y descriptos como una nueva especie en 2005 por un equipo liderado por Julia Clarke, de la Universidad de Texas, Estados Unidos. Por sus características anatómicas presenta un parecido con los somormujos, una especie de pato moderno que habita en Europa, Asia y África.




“El esqueleto se encontró en una exploración del Instituto Antártico Argentino (IAA). Luego Marcelo Isasi, profesional adjunto del CONICET, hizo un trabajo excepcional preparando el fósil, es decir, eliminando la roca para descubrir los huesos y luego viajó a la Universidad de Texas, EE. UU., donde el equipo de Julia Clarke escaneó los fósiles en un tomógrafo de alta resolución y lograron reconocer claramente los anillos que forman parte de la siringe. Ahí se abrió la posibilidad de estudiar algo que no imaginábamos que estaba preservado”, agrega Federico Agnolin, investigador en el MACN y otro de los autores.

Algunas especies, como los humanos y los vertebrados terrestres tienen una traquea que cuando llega a los pulmones se divide en los bronquios. En el caso de las aves en la bifurcación, en la base de la traquea, se desarrollan anillos mineralizados característicos con una musculatura especializada y con membranas que conectan esos anillos. Esa estructura, en conjunto, se denomina siringe. Ese acortamiento, alargamiento, modificación de las paredes, contracción y relajación de músculos forma el aparato sonoro que le permite a las aves emitir sonidos complejos.


“Dentro de la siringe, las membranas se arrugaban o estiraban, y producían el sonido. Por el tipo de siringe y por como son los demás huesos del ejemplar, estimamos que los sonidos que emitía eran parecidos a los de los patos actuales” (Novas)

La comparación de siringes Vegavis del Cretácico y Presbyornis del Eoceno de ejemplares de aves existentes que muestran la optimización de los principales rasgos presentes en el fósil y que surjan durante el origen de las aves vivas. La transición de la fuente de sonido basado en la laringe se ve en los grupos ajenos a una siringa, ubicada en el cruce traqueobronquial, se produjó dentro de Dinosauria, antes o en el origen de Aves, a diferencia de taxones afuera encuestados.

“Es la primera vez que se hace un estudio acerca de la distribución filogenética de la siringe” (Novas)

Por el parecido de la siringe encontrada del Vegavis iaai con la de los patos actuales, los investigadores sostienen que emitía graznidos que podrían haber sido parecidos a los ‘cuak cuak’ de sus parientes vivientes. Este órgano les permitía emitir sonidos complejos para hacerse oír, defender el territorio o conseguir pareja y lo utilizaban de la misma manera que las aves actuales.

Novas explica que en los hallazgos que se hicieron de dinosaurios y otras aves primitivas no quedó preservada la siringe. Al no tener un registro de la tráquea asociada con los esqueletos de los dinosaurios, es muy probable que estos animales no hayan tenido una siringe, ya que la misma es estructura mineralizada capaz de fosilizarse. Los investigadores presumen que los dinosaurios emitían sonidos pero lo hacían a la altura de la laringe como los humanos, en la parte alta cerca de la boca, y que la siringe es una especialización que se desarrolló tardíamente en la evolución de las aves.

Agnolin aclara que otro de los aspectos por los que este espécimen es un hallazgo de gran importancia biológica es porque trae luz sobre los orígenes de las aves modernas. Demuestra que hay varios grupos de aves, entre ellos los patos, que ya estaban presentes hace 70 millones de años y por lo tanto convivieron con los dinosaurios. Cuando estudiaron el Vegavis iaai vieron que el esqueleto tenía características de un animal buceador y que podía tolerar gran tiempo bajo el agua, lo cual indica que ya estaba adaptado para vivir en este medio.

“En el Laboratorio de Anatomía Comparada del MACN desde hace varios años estamos investigando la evolución de los dinosaurios desde sus orígenes hasta la aparición de los dinosaurios voladores: las aves. Hemos contribuido con hallazgos de varios “eslabones perdidos” entre dinosaurios y aves, y hemos aportado interpretaciones novedosas acerca de la adquisición del vuelo. Este trabajo viene a coronar los esfuerzos que estuvimos realizando en cooperación con personal del IAA en búsqueda de las evidencias de la evolución de los dinosaurios en la Antártida”, concluye Novas.



 Fuentes consultadas

Alicia Andechaga
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