Sobre el origen de las ballenas filtradoras

Las ballenas filtradoras (misticetos) son los mayores animales que han vivido en el planeta Tierra. A pesar de los descubrimientos del registro fosilífero no se ha encontrado todavía un solo animal que supere en tamaño a la ballena azul y sus 30 metros de largo.

Pero no solo son criaturas enormes, tienen los mayores cerebros en bruto y uno de los mayores EQ[1] de la naturaleza y cada vez está más clara su importancia ambiental.

Por suerte nos dimos cuenta antes de aniquilarlas, pero su origen no está tan claro: sabemos que sus antepasados eran mamíferos terrestres de cuatro patas y dientes muy desarrollados ¿Cómo se convirtieron unos depredadores con dientes en los gigantes desdentados del mar actual? La respuesta tiene miga.

La primera idea sobre el tema llegó nada menos que en 1774, en los tiempos entre Linneo y Darwin, cuando el explorador Samuel Hearne afirmó haber visto osos negros en los lagos Manitoba en Canadá “nadando con sus bocas abiertas, de la misma manera que las ballenas filtran su alimento”.

En El Origen de las Especies Charles Darwin abordó el enigma de la filtración sugiriendo que el antepasado de las ballenas filtradoras podrían haber tenido una boca similar al pico con laminitas de un pato. Señalaba que los patos también se dedican a tamizar el agua y el cieno con laminillas que en relación al cuerpo son algo más pequeñas que las de las ballenas y citaba al Hyperoodon bidens (hoy clasificado como Mesoplodon bidens) como ejemplo de cetáceo sin dientes funcionales debido a su estrategia de succionar agua para cazar.

Sin embargo, los estudios paleontológicos no han mostrado una ballena con pico de pato pero si encontró un cierto número de criaturas cuya morfología recordaba a las de las ballenas filtradoras pero armadas con dientes bastante desarrollados.

Esto hizo que los creacionistas vieran en la evolución de las ballenas filtradoras un filón por la escasez de fósiles y de conclusiones.

Pero en los últimos años ha quedado claro que uno de los problemas era que los paleontólogos buscaban los fósiles muy cerca de casa, Norteamérica, Europa y China, pero recientes descubrimientos en Perú y la Antártida han permitido arrojar algo de luz sobre este misterio.

2017 y 2018 han sido dos años muy movidos para la nuestro conocimiento del origen de estos amables gigantes (que no siempre fueron ni tan amables ni tan gigantes).

Los restos en el tiempo

Para comenzar, se han descubierto numerosos restos fósiles de “ballenas” dentadas entre las que las más conocidas son Mammalodon (considerada como en género basal), Janjucetus y Aetiocetus.

Se trataba claramente de depredadores que cazaban a dentelladas pero morfológicamente estaban emparentados con los modernos misticetos.

La hipótesis más seguida radicaba en que los antepasados de las ballenas filtradoras eran los aetiocetidos, ballenas dentadas que habrían desarrollado la habilidad de filtrar utilizando sus dientes entre los cuales habrían desarrollado barbas primitivas.

Pero los descubrimientos modernos han puesto esta teoría en tela de juicio, especialmente porqué las mandíbulas de algunos de estos animales no muestran rastros de ballenas.

Aetiocetus con dientes y barbas

Particularmente interesante es el caso de un ejemplar de aetiocetido descubierto en 2017 que ha sido apodado como “Alfred” cuyos dientes muestran un patrón de abrasión relacionado con el sedimento.

También en 2017 el profesor Alistair Evans del Monash School of Biological Sciences realizó un estudio de las denticiones de los cráneos de estas ballenas dentadas y determinó que muestran una estructura y un patrón abrasivo más propio de los depredadores mordedores que de la filtración. Afirmó que sus dientes eran equivalentes a los de lobos y dingos.

El descubrimiento ese mismo año de un fósil bastante llamativo en la formación de Pisco en Perú ha sido publicado en la revista Current Biology y ha recibido citaciones en Nature. El fósil está bien conservado y ha sido datado en nada menos que 36,4 millones de años atrás.

Se trata de una criatura de entre 3,75 y 4 metros de largo que presenta dientes, por lo que se lo ha llamado Mystacodon selenesis (“misticedo dentado”).

Según los autores del descubrimiento (Mario Urbina y Oliver Lambert) sus dientes presentan un patrón de desgaste diferente al de otros misticetos dentados y adaptaciones para una alimentación por succión y en el fondo.

Otra singularidad de Mystacodon radica en que presentaba pequeñas extremidades posteriores y una pelvis articulada, que se consideraban perdidas en etapas anteriores de la evolución.

En opinión de sus descubridores, Mystacodon pudo comenzar a alimentarse por succión en respuesta a cambios en su entorno.

Ya en 2018 se ha publicado el descubrimiento de otro fósil en la Antártida, se trata de un cráneo de 24 – 35 millones de años que ha sido descrito como Llanocetus denticrenatus (“La ballena de Llano con dientes cremados”) que muestra dientes y encías desarrollados pero todavía no hay rastro de barbas.

Tenía poderosos músculos en las mandíbulas pero dientes pequeños y separados y grandes encías, lo que sugiere que se trataba de un depredador capaz de morder a sus presas pero también de sorber grandes cantidades de aguas para filtrarla con dientes y encías.

La calavera mide 1,6 metros y se estima que el animal completo llegaba a los 8 metros en total. Presenta adaptaciones a la natación profunda como una rete mirailia en el cráneo que pudo servirle para soportar grandes presiones en profundidad.

Inmediatamente posterior es otro cárneo llamado Coronodon (“diente coronado” por sus dientes de varias cúspides) muestra unas características muy similares a los anteriores, a las que añade unos molares especializados que se superponía y podría haber utilizado a modo de tamiz. Las estimaciones le atribuyen una talla de 4,9 metros y 1.150 kg.

Su estrategia de caza se ha comparado con las modernas focas leopardo, que son capaces de capturar presas grandes con los colmillos en la parte anterior de su mandíbula y capturar presas menores con la parte posterior.

Probablemente, estos tres animales compatibilizaron un estilo de vida depredador activo a mordiscos con una táctica de captura de pequeñas presas cerca del fondo a través de la succión de grandes cantidades de agua y su posterior filtración entre dientes y encías. Debieron ser nadadores y buceadores activos pero todavía presentaban extremidades posteriores vestigiales.

Debieron ser unas criaturas muy interesantes.

Nueva Zelanda ha sido el lugar de otro reciente descubrimiento, un animal llamado Toipahautea waitaki que solamente conocemos por el holotipo OU 21981, un esqueleto parcialmente completo datado en 27,5 millones de años.

Este animal carece de dientes funcionales y muestra un cráneo triangular con largas mandíbulas que presentan sulcos para la arteria alveolar en la superficie ventral del maxilar, lo cual indica que ya contaba con ballenas. La mandíbula estaba arqueada lateral y dorsoventralmente, con el proceso coronoide desviado lateralmente, características todas ellas de los misticetos sin dientes.

En la formación donde fue descubierta Toipahautea han sido descubiertos otros restos llamados Whakakai waipatta y Horopeta umarere, datadas en momentos inmediatamente posteriores. Junto al posterior Mauicetus y el peor conocido Sitsqwayk, forman el primer grupo de ballenas filtradoras completamente desdentadas que cazaban filtrando grandes tragos de agua.

Sin embargo, hay otros fósiles de misticietos datados en aquella época, como los ya mencionados Aetiocetus, Janjucetus, Mammalodon y Eomysticetus.

Esta última fue descubierta en Carolina del Sur y se le atribuyen 5 metros de largo. Presentaba dientes remanentes, tenía grandes músculos en la mandíbula, que era fina y grácil pero en algunas características similar a las de los primitivos basilosáuridos. Se cree que era un filtrador menos sofisticado.

Mammalodon había sido considerado históricamente como el antepasado de las ballenas pero actualmente se considera que conservaba la estrategia de succión de ejemplares más antiguos. Se trataba de un género más conservativo que mantenía la estrategia de sus predecesores.

Janjuncetus es un ejemplar único dentro de este linaje: presenta dientes más grandes y escasos y una gran cuenca ocular. Se trataba probablemente de un depredador activo que capturaba toda clase de presas entre sus fauces.

Por último, los aetiocétidos han sido considerados históricamente los antepasados de las modernas ballenas filtradoras por su supuesta compatibilización de dientes y barbas. Este es un detalle bajo debate y nos muestra unos animales capaces de realizar caza activa y filtración primitiva.

Cethoterium ya se parecía mucho a las ballenas modernas

El número de géneros es mucho mayor pero muchos los conocemos por restos fragmentarios.

Podemos afirmar que el período Oligoceno fue un período de radiación adaptativa para los misticetos, con una gran diversidad de géneros y estrategias alimentarias. De entre todas estas especies, el grupo de Topahauitea parece ser el más probable antepasado de las ballenas filtradoras posteriores.

Entre estas quizá la mejor conocida es el Cetotherium, un animal bastante similar a la ballena gris que es considerado antepasado de los rorcuales, de los que se considera separado por la ausencia de surcos gulares y con los que coexistió durante un tiempo. También se le considera predecesora de la ballena gris, que sería su descendiente más conservador. Los restos más recientes de Cetotherium datan de hace 800.000 años.

Otro género que conocemos menos es el Morenocetus, al que se considera antepasado de las ballenas francas. Balaenula, de la que se han encontrado 23 colecciones datadas entre hace 20 millones de años a tiempos históricos, ya se considera una ballena franca.

El futuro dirá si encontramos un antepasado común de ambos grupos, de momento Toipahautea es el candidato más sólido para el puesto.

Cuestión de tamaño

Si hay una característica que solemos evocar al pensar en las ballenas filtradoras es su tremendo tamaño. Muchos grupos tienen un gigante prehistórico pero ningún animal ha conseguido superar en tamaño a la ballena azul (Balaenoptera musculus) con sus 30 metros de largo y más de 100 toneladas de peso. Las ballenas jorobadas y brancas son bastante más pequeñas pero todavía son muy grandes.

Pero, si el lector ha tomado nota, todos estos restos son en general mucho más pequeños: Mystacodon, Coronodon, Aetiocetus, Janjucetus medían en torno a 4 metros de largo. Topahautea parece haber sido algo mayor, pero el gigante es Llanocetus con sus 8 metros de largo.

¿Cómo es que sus descendientes actuales son tan grandes?

Hasta ahora no teníamos datos para responder a esta pregunta pero en mayo de 2017 fue publicado un estudio por Nicholas D. Pyenson, Graham Slater y Jeremy Goldbogen basado en un postulado del primero que defiende que el ancho del cráneo de una ballena es un buen indicador de su tamaño corporal.

Las ballena azul es un ejemplo de un gigantismo reciente

Aprovechando su condición de conservador del Smithsonian (institución que posee una de las colecciones de cráneos de ballenas vivientes y extintas más amplia) Pyenson y sus colegas realizaron un estudio de correlación para estimar la longitud de 63 especies de ballenas extintas.

El resultado fue sorprendente, en palabras de Goldbogen “Vivimos en una époda de gigantes” ya que las ballenas han incrementado su tamaño recientemente. De hecho parece que fue hace 4,5 millones de años cuando aparecieron las ballenas mayores de 10 metros en diferentes linajes al mismo tiempo.

En opinión de Goldbogen este fenómeno se puede asociar al inicio de una edad del hielo que afectó a la distribución de los nutrientes en el agua de mar haciéndola más estacional. Como en un efecto dominó, esto hizo que el plancton se concentrara de forma más masiva de forma estacional en zonas y épocas determinadas. Pyenson afirma que antes de esto los recursos habían estado más distribuidos.

En el momento en que se necesitan realizar grandes migraciones en el mar, un gran cuerpo en el que retener grandes reservas y con el que recorrer grandes distancias se vuelve muy útil.

Sobre los movimientos del tiburón ballena se ha dicho que “parece que cuanto más grande es el pez, más pequeño es el mar”. Las ballenas no son peces pero esto no impide que disfruten de esta ventaja y al ser acuáticas su soporte es el agua merced al Principio de Arquímedes.

Para terminar, Golbogen afirma que un gran cuerpo hace más eficiente la estrategia de forrajeo asociada a grandes concentraciones de comida.

Resumen y conclusiones

De todo lo mencionado en esta entrada podemos extraer algunas conclusiones.

En primer lugar, Darwin se equivocaba pensando que los antepasados de las ballenas tenían bocas similares al pico de un pato pero acertaba al afirmar que la filtración había derivado de la succión de agua.

Los estudios y teorías originales estaban limitados por los escasos restos fosilíferos encontrados en las zonas de estudio habituales pero los descubrimiento en nuevas zonas (Perú, Antártida, Nueva Zelanda…) han ayudado a arrojar nueva luz sobre esta situación.

Los primeros antepasados de las ballenas filtradoras aparecieron hace algo más de 36 millones de años. Eran animales de pequeño tamaño con miembros posteriores vestigiales que compaginaban una estrategia de depredación de presas grandes con una táctica de captura de presas pequeñas succionando grandes cantidades de agua que luego podían tamizar con una dentadura especial y con sus grandes encías.

Este fenómeno llevó a la separación de los pares dentarios (eventualmente a su desaparición) y al crecimiento de las encías a partir de las cuales en un momento no determinado surgieron las fibras que queratina que darían lugar a las famosas barbas o ballenas.

La comparación de los cráneos de Coronodon y las ballenas modernas deja claro lo que han cambiado

Debieron de ser unas criaturas dignas de ser vistas pero no debió de ser buena idea nadar cerca de ellas.

Diez millones de años después estos animales habían logrado una radiación adaptativa en la cual algunas podían combinar dientes y barbas ambos funcionales (Aetiocetus), otros mantenían la táctica de succión original (Mammalodon), otros había dejado a un lado la succión y filtración para volver a una estrategia de depredación de grandes presas (Janjucetus) y un cuarto grupo había desarrollado un sistema de filtración con barbas donde los dientes eran vestigiales (Eomysticetus) o habían desaparecido (Toipahautea).

Este último linaje es el que ha sobrevivido hasta hoy.

Estas ballenas antiguas eran mucho más pequeñas que las modernas y su crecimiento físico es un fenómeno muy reciente asociado con los últimos episodios de glaciación que tornaron un gran tamaño corporal en una ventaja evolutiva.

Las grandes ballenas son el resultado de estos procesos de desarrollo evolutivo, en cuya comprensión hemos progresado mucho en los últimos años.

Bibliografía:

 

[1] Coeficiente de Encefalización por sus siglas inglesas.

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