Estudios paleoneurológicos de un dinosaurio acorazado de América del Norte revelan características encefálicas que indican que el sentido del olfato era el más importante para este reptil extinto

Ankylsoauria

Los anquilosaurios se caracterizan por tener placas óseas que recubrían el lomo, cabeza y cola. Estos dinosaurios caminaban en cuatro patas y mantenían la cabeza a la altura de sus hombros, no muy lejos del suelo. Se alimentaban de vegetación baja, como habrían sido helechos arborescentes o arbustos. Este es uno de los grupos menos estudiados de dinosaurios cuando se trata de morfología endocraneana (el espacio ocupado por el encéfalo y órganos de los sentidos en vida del animal) y de paleoneurología.

Hay dos familias en este grupo de dinosaurios: los anquilosáuridos y los nodosáuridos. Pawpawsaurus campbelli es un nodosáurido, y los dinosaurios de este grupo son fácilmente distinguibles de sus primos los anquilosáuridos, por la ausencia del garrote en la punta de la cola. Pawpawsaurus vivió hace 100 millones de años, en lo que es hoy Norte América, unos 30-35 millones de años aproximadamente antes que el famoso Ankylosaurus caminara esas mismas tierras. 

 

Figura 1. Esqueleto del anquilosáurido Tarchia en  vista dorsal donde se puede observar el gran tamaño del garrote de la cola. (Foto: A. Paulina Carabajal). 

 

 

El trabajo interdisciplinario entre tres países, liderado por la paleontóloga del INIBIOMA (CONICET, Argentina) Ariana Paulina-Carabajal y del cual son co-autores los paleontólogos Yuong-Nam Lee de la Universidad Nacional de Seúl (Corea del Sur) y Louis Jacobs de la Universidad Southern Methodist (USA), rindió sus frutos este año con la publicación de un trabajo titulado “Morfología endocraneana del dinosaurio nodosaurio primitivo Pawpawsaurus campbelli, del Cretácico Temprano de Norte América” (trabajo original en inglés en http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0150845). Tomografías computadas realizadas por primera vez al cráneo de este dinosaurio acorazado revelaron algunas particularidades de la anatomía del cerebro que indican que el olfato era el sentido más importante para este animal ya sea para la búsqueda de comida o para evadir depredadores (Figura 2). 

 

Figura 2. Reconstrucción digital del cráneo de Pawpawsaurus en vista laterodorsal. El hueso es semitransparente para permitir la observación del molde endocraneano (amarillo) y oído interno (celeste).

 

 

Otra estructura que pudo ser estudiada usando tomografías computadas es la cavidad nasal, que tiene función tanto respiratoria como olfatoria (Figura 3). En los anquilosaurios la cavidad nasal está rodeada completamente de hueso y subdividida internamente, de manera que el aire entraba por las narinas y recorría una serie de largos tubos recurvados antes de dirigirse a los pulmones. En Pawpawsaurus el recorrido del aire dentro de la cavidad nasal fue solo parcialmente interpretado debido a que las subdivisiones internas estaban incompletas en el fósil. Sin embargo, es posible observar dos sets de curvas en los pasajes del aire, uno anterior (en la región respiratoria de la cavidad nasal) y otro posterior (en la región olfatoria de la cavidad nasal, que linda con los bulbos olfatorios del encéfalo). La función de estas grandes cavidades nasales no es del todo clara y distintas hipótesis han sido planteadas por diversos investigadores a lo largo de los años: podrían haber permitido a Ankylosaurus y Pawpawsaurus realizar un rango particular de vocalizaciones, podría haber “mejorado” el sentido del olfato, o incluso el pasaje del aire por esos tubos podría haber enfriado el aire en su recorrido, participando en la regulación de la temperatura de la sangre que fluía hacia el cerebro. Estas cuestiones paleobiológicas, sin embargo, siguen siendo incógnitas para este y otros grupos de dinosaurios.

 

 

Figura 3. Reconstrucción digital del cráneo de Pawpawsaurus en vista lateral. En la imagen de la derecha, el hueso es semitransparente, mostrando en su interior el molde endocraneano (en azul) y la cavidad nasal (en celeste). Las flechas y líneas azules muestran la probable circulación del aire dentro de la cavidad nasal.

 

 

Historia del descubrimiento

El cráneo de Pawpawsaurus fue descubierto hace 25 años por un joven de 19 años llamado Cameron Campbell, en afloramientos de la Formación PawPaw (de edad Cretácico Temprana, unos 100 millones de años) en Texas, Estados Unidos. Estudios morfológicos del cráneo fueron realizados inmediatamente dando a conocer una nueva especie de anquilosaurio nodosaurio que debe su nombre a la Formación de la que proviene. Uno de los autores del trabajo, el Dr. Lee, fue quien realizó estos primeros estudios, incluida su Tesis Doctoral, a fines de los ´90. Sin embargo, no fue sino hasta recientemente, que tomografías computadas fueron realizadas en el cráneo para estudiar las estructuras internas. En los humanos, las tomografías computadas que se hacen en los hospitales permiten “ver el interior” con rayos X, capturando imágenes tridimensionales de los huesos, músculos y vasos sanguíneos. En los fósiles, una dosis mucho mayor de radiación puede ser utilizada. Usando las tomografías computadas, los paleontólogos pueden reconstruir digitalmente cerebros y oídos internos tridimensionales virtuales, utilizando programas especiales de computación. Una vez que el modelo tridimensional está hecho, es posible describir y medir sus diferentes regiones, como el lóbulo olfatorio, el lóbulo óptico y los hemisferios cerebrales. 

 

Paleoneurología y órganos de los sentidos

A partir de la morfología del encéfalo y del oído interno y mediante la comparación con el encéfalo de reptiles vivientes, es posible interpretar el grado de desarrollo de algunos de los sentidos, como la visión, el olfato y la audición. Por ejemplo, el sentido de la audición se puede determinar a partir del tamaño de la lagena, que es la parte del oído interno que se encarga de la captación de sonidos. El tamaño de la lagena en Pawpawsaurus sugiere una agudeza auditiva similar a que tienen los cocodrilos actuales, mientras que la lagena de Ankylosaurus es mayor que la de la mayoría de los dinosaurios estudiados hasta ahora. Por su parte, la agudeza olfatoria se calcula a partir del tamaño del bulbo olfatorio en relación al tamaño del hemisferio cerebral. En Pawpawsaurus, este coeficiente es un poquito menor que el de Ankylosaurus. Sin embargo, cuando se compara el olfato de los anquilosaurios con el de otros dinosaurios, se deduce que los anquilosaurios en general tenían muy buen olfato en comparación con la mayoría de los dinosaurios carnívoros, siendo solo superado por el sentido del olfato de los carcharodontosáridos (como Giganotosaurus en el Hemisferio Sur) y los tiranosáuridos (como Tyrannosaurus en el Hemisferio Norte). 

 

Diferencias entre anquilosáuridos y nodosáuridos. Los estudios morfológicos del encéfalo y oído interno de los anquilosaurios mostraron características generales similares, en particular, el buen desarrollo de los bulbos olfatorios, cuyo tamaño en relación a los  hemisferios cerebrales estaría indicando una alta capacidad olfatoria para este grupo. Sin embargo, hay algunas diferencias importantes entre las dos familias de anquilosaurios: Los nodosáuridos no desarrollan el flóculo del cerebelo (que es una parte del encéfalo asociada a la capacidad motriz, particularmente la estabilización visual) y tienen una lagena (parte del oído interno encargada de percibir sonidos) que es corta; mientras que los anquilsáuridos desarrollan el flóculo y tienen una lagena extremadamente larga, lo que estaría indicando que perciben un rango más amplio de sonidos que sus primos los nodosaurios. La presencia del flóculo en anquilosáuridos (como es el caso de Euoplocephalus) podría estar relacionada con la presencia del garrote en la cola y con el uso activo del mismo para la defensa, y para lo cual el animal necesitaría mantener un buen equilibrio del cuerpo. 

Por su parte, los nodosáuridos, el grupo de anquilosaurios al que pertenece Pawpawsaurus, no tienen garrote en la cola y no desarrollan el floculo del cerebelo (por lo menos impresiones dejadas por esta estructura no se encuentran en ninguno de los endocráneos que  han sido estudiados hasta el momento). Pawpawsaurus es una versión más antigua de dinosaurio acorazado, que no estaba tan bien equipado para defenderse de los dinosaurios comedores de carne como el Ankylosaurus, y se habría salvado más de una vez de los depredadores debido a su agudo sentido del olfato. La capacidad de interpretar el ambiente a través del olfato habría sido muy útil para la supervivencia de este animal.   

 

Financiamiento para este trabajo fue proporcionado por la Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica (Argentina, PICT 2012-1425); Universidad Nacional de Seúl y KIGAM (Corea del Sur) e Instituto para el estudio de la tierra y el hombre, Southern Methodist University (Estados Unidos).

 

 

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