El dinosaurio con «aire acondicionado» en la nariz

Ser un dinosaurio gigantesco presentaba algunos desafíos, como sobrecalentarse con el sol del Cretácico y que se te friera el cerebro. Investigadores de la Universidad de Ohio y NYITCOM en el estado de Arkansas, Estados Unidos, muestran en un nuevo artículo publicado en ‘PLOS ONE’ y recogido por Europa Press, 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 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 3D, 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 los pulmones. Para lograr este efectivo aire acondicionado, las aves y los mamíferos, incluidos los humanos, confían en 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.

Con respecto a 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.

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». EP