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en un órgano único

El canto de los pájaros no se origina en la garganta, sino en el pecho

FOTO: ESTEBAN DELAIGLESIA
FOTO: ESTEBAN DELAIGLESIA

MADRID. E.P.  | 25.09.2018 
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Investigadores han descubierto que los sonidos de los pájaros se originan en un órgano vocal único llamado siringe, ubicado en sus pechos. Ningún otro animal tiene una siringe y los científicos no están seguros de cómo o cuándo evolucionó. Por el contrario, otros animales de cuatro extremidades, como mamíferos y reptiles, hacen sonidos con cajas de voz en la garganta.

En un nuevo estudio publicado en 'Proceedings of the Natural Academy of Science', un equipo interdisciplinario de biólogos del desarrollo, morfólogos evolutivos y fisiólogos examinaron las tráqueas de pájaros, cocodrilos, salamandras, ratones y gatos para aprender más sobre cómo desarrollaron las siringes. Sus hallazgos parecen confirmar que la siringe es un órgano raro evolutivo; pero podría haber surgido de un refuerzo en la parte inferior de la tráquea que todavía se ve en muchos otros animales.

"Las aves tienen un órgano único en sus vías respiratorias para producir sonidos, es como una flauta", dice el coautor del estudio, Chad Eliason, investigador postdoctoral en 'Field Museum' de Chicago, Estados Unidos. "No sabemos de dónde vino ese órgano, cómo y por qué evolucionó. Pero en este estudio, cuando nos alejamos y miramos las tráqueas de otros animales, encontramos similitudes profundas que no esperábamos", añade.

Mamíferos, aves y reptiles tienen una tráquea, un tubo que conecta la nariz y la boca con los pulmones. Y todos tenemos una laringe, un órgano hueco y muscular en la parte superior de ese tubo que ayuda al aire a pasar a los pulmones y evita que los alimentos caigan en las vías respiratorias. En mamíferos y reptiles, la laringe tiene pequeños pliegues de tejido que vibran cuando el aire pasa sobre ellos, produciendo sonido.

En las aves, la laringe no puede producir sonido, solo está ahí para respirar y comer. En cambio, los sonidos de las aves se producen en la parte inferior de la tráquea, justo por encima de donde la tráquea se ramifica hacia los pulmones. Esta coyuntura, hecha de cartílago, es la siringe.

"La siringe es una pequeña caja de cartílago: en un gorrión, tiene unos 8 milímetros de diámetro, aproximadamente cuatro veces el grosor de un espagueti --detalla Eliason--. Refuerza la vía aérea, y cuando el aire pasa sobre los pliegues, produce un sonido: el canto de los pájaros".

Dado que las aves tienen una siringe y una laringe, no está claro exactamente cuándo asumió la siringe el deber de producción de sonido de la laringe. "Los parientes vivos más cercanos de las aves, los cocodrilos, producen un sonido en sus gargantas con una laringe. Entonces, ¿cómo los ancestros de las aves pasaron de hacer sonidos con su laringe a hacer sonidos con su siringe --pregunta Eliason--. Si encontramos evidencia fósil de una siringe en los dinosaurios, sería una evidencia, pero aún no lo hemos hecho. Mientras tanto, tenemos que buscar pistas sobre otros animales".

Eliason y sus colegas científicos, incluido el primer autor Evan Kingsley, de la Escuela de Medicina de la Universidad de Harvard, en Estados Unidos, examinaron las tráqueas de un grupo de animales. Los gatos, los ratones y los cocodrilos tienen todos un conjunto de anillos de cartílago fusionados en la base de la tráquea, llamado carina, que proporciona soporte estructural donde la tráquea se ramifica a los pulmones, al igual que lo hace una siringe. "Tal vez la siringe es solo un subproducto del refuerzo de las vías respiratorias, como una carina en otros animales", dice Eliason.

DETERMINAR CÓMO EVOLUCIONÓ LA SIRINGE

La existencia de estructuras como la siringe y la carina no son nuevas para la ciencia, la gente las conoce desde hace décadas; pero este estudio proporciona una nueva forma de verlas. "Estamos profundizando en nuestra comprensión de cómo estas estructuras se relacionan entre sí, y eso podría ayudarnos a comprender cómo evolucionó la siringe en primer lugar", dice una de las principales autoras del estudio, Julia Clarke, profesora de la Universidad de Texas en Austin, Estados Unidos.

El estudio también arroja luz sobre la capacidad de las aves para producir sonidos a lo largo de su historia evolutiva. Según Eliason y sus colegas, hay dos formas en que podría haber descendido. En el escenario A, antepasados ??extintos de las aves emitieron sonidos con sus laringes, luego perdieron la capacidad de hacer sonidos con sus laringes y tuvieron un periodo en el que no podían cantar, y luego recuperaron la capacidad de hacer sonidos con el origen de una siringe.

En el Escenario B, los antepasados de las aves emitieron sonidos con una laringe, luego desarrollaron una siringe posiblemente para soporte estructural de la vía aérea, la siringe se volvió capaz de producir sonido, y después de un tiempo, las aves solo produjeron sonido con sus siringes y perdieron la capacidad de hacer sonidos con sus laringes. Este es el escenario más probable, según este estudio.

"Me parece más intuitivo que el desarrollo de la siringe por parte de las aves hubiera sido gradual, que hubieran mantenido su capacidad para producir sonidos con la laringe y la siringe, y luego perdieran gradualmente la capacidad de hacer sonido con la laringe", dice Eliason.

"La otra opción tendría a los pájaros y sus antepasados dinosaurios experimentando una especie de zona tranquila en la que no pudieron hacer ningún sonido. Al mirar los cráneos de los dinosaurios, sabemos que podían oír, y no tendría sentido que pudieran oír, pero que no pudieran hacer sonidos para comunicarse", añade. Los investigadores también observan que la presencia de una laringe perfectamente funcional en los parientes más cercanos de las aves hace el Escenario B menos probable que el primer escenario.

Kingsley dice que espera que este estudio sea útil para todos los científicos que estudian cómo evolucionan las características nuevas. "Uno de los grandes desafíos de la biología es comprender cómo surgen las estructuras nuevas, por qué vemos rasgos extraños en algunos organismos --dice--. Este estudio nos da una idea de cómo podría haber surgido una de esas nuevas estructuras, la siringe".

Eliason también señala que la evolución de la siringe está inextricablemente ligada a la evolución del canto de los pájaros, y por lo tanto, de las aves mismas. "El canto de los pájaros es lo que utilizan para comunicarse, para encontrar parejas y advertirse unos a otros de los depredadores. Es gracias a la siringe que las aves pueden producir todos estos sonidos diferentes. Hay más de 10.000 especies de aves, cada una con un llamado diferente: su capacidad para producir todos estos sonidos podría haber desempeñado un papel en la generación de la diversidad de aves que vemos hoy en día", concluye.