Los mamíferos modernos tienen capacidades auditivas únicas, capaces de detectar una amplia gama de volúmenes y frecuencias utilizando las características del oído medio, incluidos nuestros tímpanos y algunos huesos pequeños.
Un nuevo estudio realizado por paleontólogos de la Universidad de Chicago en Estados Unidos ha revelado que estas características físicas comenzaron a surgir casi 50 millones de años antes de lo que pensábamos.
Encontraron evidencia dentro de un fósil de 250 millones de años de antigüedad del ancestro mamífero, Thrinaxodon liorhinus. Utilizando tomografías computarizadas del cráneo y la mandíbula del animal, crearon modelos 3D que les permitieron simular cómo la anatomía de Thrinaxodon podría haber reaccionado a las diferentes presiones y frecuencias del sonido, utilizando software de ingeniería para ver cómo sus huesos se “movían” en respuesta.
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Thrinaxodon vivió durante el Triásico Inferior, antes de los primeros dinosaurios. Era un cinodonte, un pariente cercano de los primeros mamíferos, con un cuerpo que parecía entre un lagarto y un zorro.
Algunos de sus genes siguen el mismo patrón que llevan los mamíferos modernos en la actualidad, y este nuevo estudio sugiere que la arquitectura de su audición también es algo que compartimos.
Los primeros cinodontes tenían huesos del oído (el martillo, el yunque y el estribo) que estaban unidos a la mandíbula. En especies posteriores, estos pequeños fragmentos finalmente se desprendieron de la mandíbula para formar el oído medio distintivo de los mamíferos.
Antes del oído medio y sus capacidades auditivas “timpánicas” asociadas, los animales dependían del sonido transmitido por los huesos, donde los nervios transportaban señales de las vibraciones de la mandíbula al cerebro.
Los paleontólogos han especulado durante décadas que Thrinaxodon puede ser un “eslabón perdido” en la evolución de la audición de los mamíferos. En 1975, el anatomista de la Universidad de Wisconsin, Edgar Allin, propuso que Thrinaxodon podría haber tenido una forma temprana de tímpano estirado a lo largo de la estructura ósea en forma de gancho, aún adherida, que sobresalía de su mandíbula.
Pero en ese momento, Allin no tenía la tecnología para probar su sospecha, razón por la cual los investigadores del nuevo estudio ahora han revisado la cuestión con un software de ingeniería.
“Durante casi un siglo, los científicos han estado tratando de descubrir cómo estos animales podían oír. Estas ideas han cautivado la imaginación de los paleontólogos que trabajan en la evolución de los mamíferos, pero hasta ahora no hemos tenido pruebas biomecánicas muy sólidas”, dice Alec Wilken, científico evolutivo de la Universidad de Chicago.
“Tomamos un problema de alto concepto, es decir, ‘¿cómo se mueven los huesos del oído en un fósil de 250 millones de años?’ – y probé una hipótesis simple utilizando estas sofisticadas herramientas”.
El modelo 3D permitió al equipo examinar el cráneo y la mandíbula del animal con un detalle sin precedentes, incluida la curva de su mandíbula a través de la cual podría haberse extendido un tímpano primitivo.
Luego, utilizando una herramienta más conocida por los ingenieros para probar la tensión vibratoria en infraestructuras como aviones y puentes, simularon cómo el cráneo y la mandíbula de Thrinaxodon se verían afectados por una variedad de sonidos.
Por supuesto, hay mucho más en una cabeza viva que solo hueso, por lo que los científicos también llenaron los vacíos utilizando parámetros conocidos de animales vivos sobre los tipos de tejido blando que también podrían haber estado en juego.
“Una vez que tengamos el modelo CT del fósil, podremos tomar propiedades materiales de los animales existentes y hacerlo como si nuestro Thrinaxodon cobrara vida”, dice Zhe-Xi Luo, asesor de Wilken. “Eso no había sido posible antes, y esta simulación de software nos mostró que la vibración a través del sonido es esencialmente la forma en que este animal podía oír”.
En conjunto, los resultados sugieren que el tímpano de Thrinaxodon habría funcionado bastante bien incluso sin los huesos del oído medio desprendidos. Y habría sido una gran mejora en la conducción ósea, lo que podría marcar un punto de transición para que los mamíferos dependieran de la audición timpánica.
Wilken y su equipo hacen una estimación conservadora de que con este equipo incorporado, Thrinaxodon podría haber alcanzado un rango de audición de 38 a 1243 hercios (como referencia, una persona joven sana puede oír alrededor de 20 a 20 000 hercios) y era más sensible a los sonidos a 1000 hercios cuando la presión sonora era de 28 decibelios (un nivel de sonido entre un susurro y una conversación normal).
Esto habría ayudado a Thrinaxodon a localizar presas, evitar a los depredadores y puede incluso haber desempeñado un papel en la reproducción.
La investigación fue publicada en Actas de la Academia Nacional de Ciencias.