Ser un dinosaurio gigantesco presentó algunos desafíos, como el sobrecalentamiento en el sol del Cretácico y freír el cerebro. Investigadores de la Universidad de Ohio y NYITCOM en el estado de Arkansas muestran en un nuevo artículo en PLOS UNO que los anquilosaurios fuertemente blindados y con cola de palo tenían un aire acondicionado incorporado en sus hocicos.
"Los cuerpos enormes que vemos en la mayoría de los dinosaurios deben haberse puesto realmente calientes en climas cálidos mesozoicos", dijo Jason Bourke, profesor asistente del Instituto de Tecnología de Nueva York de la Facultad de Medicina Osteopática del Estado de Arkansas y autor principal del estudio."A los cerebros no les gusta eso, así que queríamos ver si había formas de proteger el cerebro de la cocción. Resulta que la nariz puede ser la clave".
Bourke y el equipo utilizaron tomografía computarizada y un poderoso enfoque de ingeniería llamado dinámica de fluidos computacional para simular cómo se movía el aire a través de los conductos nasales de dos especies diferentes de anquilosaurios, el Panoplosaurus del tamaño de un hipopótamo y Euoplocephalus del tamaño de un rinoceronte más grande, para evaluar qué tan bien el anquilosauriolas narices transfirieron el calor del cuerpo al aire inhalado.
"Hace una década, mi colega Ryan Ridgely y yo publicamos el descubrimiento de que los anquilosaurios tenían conductos nasales increíblemente largos enroscados en sus hocicos", dijo el coautor del estudio Lawrence Witmer, profesor del Colegio de Medicina Osteopática del Patrimonio de la Universidad de Ohio ".¡Estas vías aéreas enrevesadas parecían la 'paja loca' de un niño! Fue completamente inesperado y clamó por explicación. Me emocioné cuando Jason consideró el problema como parte de su investigación doctoral en nuestro laboratorio ".
"Este proyecto es un excelente ejemplo de cómo los avances en la tomografía computarizada, la reconstrucción tridimensional, la imagenología y el modelado de dinámica de fluidos computacional se pueden usar en la investigación biológica para probar hipótesis de larga data", dijo Kathy Dickson, oficial de programas dela National Science Foundation que financió la investigación: "A partir de estas nuevas imágenes y modelos, los fósiles pueden proporcionar una mayor comprensión de organismos extintos como el anquilosaurio, en este caso, ofrecen una explicación de cómo las características inusuales realmente funcionan fisiológicamente".
El olfato puede ser una función principal de la nariz, pero las narices también son intercambiadores de calor, asegurando que el aire se caliente y humedezca antes de que llegue a nuestros pulmones delicados. Para lograr este aire acondicionado efectivo, las aves y los mamíferos, incluidos los humanos, confían enrizos delgados de hueso y cartílago dentro de sus cavidades nasales llamados 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 hicieron que sus narices fueran muy largas y retorcidas", dijo Bourke.
Cuando los investigadores compararon sus hallazgos con los datos de animales vivos, descubrieron que las narices de los dinosaurios eran tan eficientes para calentar y enfriar el aire respirado. "Este fue un caso de la naturaleza que encontró una solución diferente al mismo problema", dijoBourke.
¿Cuánto tiempo duraron estas fosas nasales? En Panoplosaurus, eran un poco más largas que el cráneo en sí y en Euoplocephalus eran casi dos veces más largas que el cráneo, por eso están enrolladas en el hocico. Para ver siLa longitud del pasaje nasal fue la razón de esta eficiencia, Bourke ejecutó 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 de su aire.-acondicionamiento ". Cuando les metimos una nariz corta y simple en los hocicos, las tasas de transferencia de calor cayeron más del 50 por ciento en ambos dinosaurios. Eran menos eficientes y no funcionaban muy bien", dijo Bourke.
Otra línea de evidencia de que estas narices eran acondicionadores de aire que ayudaron a enfriar el cerebro provino de los análisis del flujo sanguíneo.
"Cuando reconstruimos los vasos sanguíneos, con base en surcos y canales óseos, encontramos un rico suministro de sangre justo al lado de estos conductos nasales contorneados", dijo Ruger Porter, profesor en la Facultad de Medicina Osteopática Heritage de la Universidad de Ohio y uno decoautores del estudio: "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 enfría la sangre venosa destinada al cerebro".
Entonces, ¿por qué la necesidad de intercambiadores de calor tan efectivos? Los grandes cuerpos de Panoplosaurus y Euoplocephalus eran realmente buenos para retener el calor, lo cual es bueno para mantenerse caliente, pero malo cuando los animales necesitan enfriarse. Este problema de eliminación del calor tendríalos pone en riesgo de sobrecalentamiento incluso en días nublados. En ausencia de algún mecanismo de protección, la sangre caliente del núcleo del cuerpo podría dañar el delicado tejido neural del cerebro.
"Claro, sus cerebros eran casi cómicamente pequeños", dijo Bourke. "Pero todavía son sus cerebros y necesitaban protección".
Las complicadas vías respiratorias nasales de estos dinosaurios estaban actuando como radiadores para enfriar el cerebro con un flujo constante de sangre venosa enfriada, lo que les permitió mantener la cabeza fría en todo momento. Esta hazaña de ingeniería natural también puede haber permitido la evolución degrandes 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 el estrés fisiológico del gran tamaño del cuerpo puede haber estimulado algunas de estas novedades anatómicas para ayudarregular la temperatura del cerebro ", dijo 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 respiratorias locas, pero ¿a qué tamaño exactamente sucedió esto?", Dijo Bourke. "¿Fue esta elaboración gradual a medida que aumentó el tamaño del cuerpo, o hay un umbral de tamaño en el que una corrida de la-la nariz del molino ya no puede hacer el trabajo? Simplemente no lo sabemos todavía "
La investigación fue financiada por subvenciones de la National Science Foundation NSF a Witmer parte del Proyecto Visible Interactive Dinosaur y una beca NSF a Bourke, así como por el Colegio de Medicina Osteopática Heritage de la Universidad de Ohio.
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Materiales proporcionados por Universidad de Ohio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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