Crecimiento, metabolismo y temperatura corporal: ¿Eran los dinosaurios ectotermos?

Tenontosaurus tillettii

Las marcas de crecimiento que aparecen en los huesos fósiles de los dinosaurios han sido utilizadas con frecuencia como indicios o pruebas a favor de la hipótesis de que los dinosaurios eran animales ectotermos. Sin embargo, los fundamentos fisiológicos de tal supuesto son erróneos, y un estudio reciente ha aportado evidencia empírica en la misma dirección.

En inglés se utiliza el acrónimo LAG (“lines of arrested growth”) para denominar unas líneas que aparecen en la anatomía interna de los huesos con carácter periódico y en numerosas ocasiones con frecuencia anual; son líneas que reflejan que el hueso ha dejado de crecer.

La explicación que muchos autores han dado a ese fenómeno es que en la época del año en que baja la temperatura, la reducción del nivel de actividad metabólica que tiene lugar como consecuencia del descenso térmico provoca una disminución o, incluso, cese de diferentes actividades fisiológicas, y entre ellas, aquellas que están al servicio del crecimiento, incluido el crecimiento de los huesos. Según esa noción, la marca aparecería al reanudarse el crecimiento una vez que la temperatura ambiental vuelve a elevarse en el curso estacional, reanudándose de nuevo la deposición de los materiales, orgánicos e inorgánicos, que forman el hueso.

La interpretación anterior solo sería válida en animales ectotermos, esto es, en animales cuya principal fuente de calor corporal es el calor del entorno, ya que en ellos la temperatura corporal varía a la vez que lo hace la temperatura ambiental.

Los animales endotermos, esto es, aquellos en los que la principal fuente de calor corporal es el propio metabolismo, no se verían afectados por el cambio térmico estacional, ya que la temperatura corporal de estos se mantiene constante a lo largo del año. Y esa sería la razón por la que en sus huesos no se formarían líneas de crecimiento, ya que se supone que el crecimiento de esos animales es constante a lo largo del año.Esa interpretación cuenta con el aval de observaciones según las cuales, los huesos de algunas especies de aves y mamíferos carecen de líneas o marcas de crecimiento.

Sin embargo, en los últimos años también se han encontrado marcas de crecimiento en los huesos de ciertos mamíferos, y esas observaciones han cuestionado seriamente las suposiciones anteriores, tanto las relativas a los mamíferos en sí, como a las inferencias acerca de la fisiología térmica de los dinosaurios. Por ello, un grupo de investigadores han optado por abordar esta cuestión de forma rigurosa, y para ello han escogido un grupo de mamíferos especialmente idóneo a estos efectos. Se trata de los rumiantes; por un lado es un grupo muy numeroso, por el otro, hay gran diversidad de tamaños dentro del grupo y, quizás lo más importante, hay rumiantes en prácticamente todas las latitudes.

Esquema general que recoge los acontecimientos que conducen a la formación de líneas de crecimiento en el hueso de mamíferos en el curso estacional

El estudio arrojó resultados claros y muy interesantes. En los huesos largos de todos los individuos analizados (100) aparecieron marcas de crecimiento. Y se observó que la formación de las marcas estaba asociada a los periodos de sequía, esto es, a los periodos en que la ausencia de lluvias provocaba una fuerte escasez de comida para los herbívoros. Así pues, el factor causante de las variaciones de crecimiento de los huesos no es la temperatura ambiental sino, muy probablemente, la disponibilidad de alimento.

Los autores del trabajo proponen un esquema general para explicar la secuencia de elementos que intervienen en este proceso, esquema basado en parte en la monitorización de dos especies de rumiantes, el reno Rangifer tarandus platyrhynchus (monitorización hormonal) y el ciervo común o ciervo rojo Cervus elaphus (monitorización térmica).

De acuerdo con ese esquema, el ritmo estacional de disponibilidad de alimento sería el que, en última instancia, daría lugar a la aparición de las líneas. Y las hormonas implicadas en la regulación de los niveles de reservas en los tejidos y de los de sustratos energéticos en la sangre, jugarían también un importante papel, ya que sus niveles circulantes y actividad variarían también de acuerdo con el ciclo estacional.

Cervus elaphus

En la monitorización térmica del ciervo, los autores detectaron un estado de hipometabolismo ligado a un descenso de la temperatura corporal[1], aunque no queda del todo claro si ese descenso sería el desencadenante inmediato de la formación de la marca. En mi opinión, sin embargo, no sería el descenso térmico el responsable de la formación de la línea de crecimiento porque, en lo relativo a la fisiología de los animales, lo cierto es que la temperatura es mucho menos determinante de lo que se suele pensar. O, dicho de otra forma, porque muchos procesos fisiológicos, y el crecimiento es uno de ellos, se ven afectados de forma más intensa por otro tipo de factores.

Al respecto, puede resultar de interés citar aquí el caso de los bivalvos intermareales. Se trata de animales ectotermos que viven en la zona intermareal y que quedan descubiertos de manera periódica con cada bajamar. Pues bien, esos bivalvos suelen presentar en sus conchas dos marcas diarias de crecimiento[2], y no es la temperatura la responsable de esas marcas, puesto que la temperatura no tiene por qué cambiar en las transiciones mareales.

No obstante, y sea como fuere, la conclusión principal que se extrae del trabajo es que la existencia o no de marcas de crecimiento en los huesos largos de vertebrados no está ligada a la condición endotermo/ectotermo, sino a los ciclos estacionales de la disponibilidad de alimento y en las variaciones metabólicas ligadas a ellos. De hecho, la razón por la que no se había observado marcas de crecimiento en aves y mamíferos inicialmente es que solo se habían estudiado en especies de pequeño tamaño, alta tasa de crecimiento y corta vida. Pero una vez se ha realizado un análisis exhaustivo en un grupo suficientemente amplio, las conclusiones han sido muy claras en sentido contrario. Y por lo tanto, parece también claro que no se puede utilizar la presencia de líneas de crecimiento en los huesos largos de los dinosaurios como argumento a favor de su hipotética ectotermia.

Imagen A: Cervus elaphus – Imagen B: Hueso fósil del dinosaurio Tenontosaurus tillettii, | Las flechas indican la posición de las marcas y la barra horizonal inferior a la derecha es 1µm

La cuestión de si los dinosaurios y otros grandes reptiles extinguidos hace millones de años eran o no endotermos, o si presentaban algún grado de endotermia es y será materia de controversia, por la sencilla razón de que, hasta ahora, no hemos sido capaces de determinar si sus organismos estaban o no más calientes que el medio en que se encontraban. Pero yo me inclino por la posibilidad de que, en efecto, tenían, al menos, algún grado de endotermia; o sea, sospecho que, al menos en cierto grado, eran capaces de mantener algunos de sus grandes músculos y órganos principales a temperaturas relativamente elevadas, superiores a las del medio externo.

Un artículo publicado en Science en 2010 presentó los resultados de un elegante estudio en el que, haciendo uso de las proporciones de diferentes isótopos del oxígeno como marcadores de paleotemperaturas, se concluía que era muy probable que tres grandes saurios acuáticos del Cretácico tuvieran temperaturas corporales superiores a las ambientales, sobre todo en los que vivían en aguas más frías. Por lo tanto, no sería de extrañar que el mismo mecanismo que hizo posible esos casos de endotermia hiciese posibles, a su vez, fenómenos similares en otros grandes reptiles.

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Referencia

ResearchBlogging.orgKöhler M, Marín-Moratalla N, Jordana X, & Aanes R (2012). Seasonal bone growth and physiology in endotherms shed light on dinosaur physiology. Nature, 487 (7407), 358-61 PMID: 22763443


[1] Al respecto, hay que señalar que cada vez son más las especies de aves y mamíferos en las que se ha observado un comportamiento fisiológico de esa naturaleza, consistente en una reducción de la tasa metabólica ligada a un cierto descenso de la temperatura corporal. No suelen ser descensos térmicos acusados, no al menos tan severos como los que se producen en los pequeños mamíferos hibernantes, sino que se asemejan más a las bajadas térmicas que experimentan los osos en su peculiar hibernación invernal, aunque sin que ellas conlleven un estado de letargo.

[2] No son marcas que se detecten con facilidad, pero utilizando la técnica adecuada es perfectamente posible verlas, y de esa forma se puede caracterizar con gran precisión cómo varía la velocidad de crecimiento de la concha semana a semana y mes a mes a lo largo de la vida.

8 Comentarios

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Cabezón

He leído un estudio según el cual por el simple hecho de su gran tamaño, la mayoría de dinosaurios ya tendrían una temperatura relativamente constante. Según ese estudio, para un animal de gran masa la pérdida de calor es tan reducida que apenas oscilará entre el día y la noche; o sea, que variará poco. En otras palabras, casi constante.
De hecho ya se observa un cierto grado de homeotermia en los grandes reptiles, como cocodrilos o varanos.
Claro que ese argumento no vale para los dinosaurios más pequeños; es posible que esos tuvieran plumas… con lo que serían homeotermos.
Finalmente, si las aves son dinosaurios que han sobrevivido, no resulta tan difícil aceptar la idea de la homeotermia en los dinosaurios. Lo mismo que se acepta la misma idea para los reptiles mamiferoides, antepasados de los mamíferos. Claro que ellos tenían pelo…

Juan Ignacio Pérez

No tengo nada claro que la inercia térmica, por sí misma, sea condición suficiente para poder hablar de “homeotermia”. La homeotermia requiere un dispositivo de control y, salvo condiciones de letargo, una cierta constancia. La llamada heterotermia regional es relativamente común: atunes, por ejemplo; pero es el resultado de un dispositivo específicamente destinado a calentar la musculatura natatoria más potente.
La gran incógnita, a mi entender, no es si los dinosaurios tenían una cierta heterotermia regional; eso es muy probable. La incógnita es cuál era la fuente principal de su calor corporal, el metabolismo o el medio, y si disponían de un sistema de control térmico. La principal fuente de calor corporal de varanos y cocodrilos, a los que aludes, es el entorno, y eso marca una diferencia importante con las aves, por ejemplo.
Y en mi opinión, dado que las aves son endotermas, lo más pobable es que hubiese dinosaurios que también lo fuesen.

Milú el BárbaroMilú el Bárbaro

Se van amontonando las pruebas que apuntan a la endotermia, poco a poco. Por ejemplo, se han visto restos fósiles de “protoplumas” en ornitisquios de los gordos, en plan stegosaurios digamos.

Alberto

Muy interesante.

Hace no mucho leí en una publicación, pero no me acuerdo de en dónde, que comentaba la posibilidad de que todos los arcosaurios fuesen de hecho endotermos y que los crocodilios volvieron a la ectotermia por adaptación al medio. Qué opinas de esto?

Juan Ignacio Pérez

No me parece descabellado. No esta nada claro que en zonas cálidas la endotermia sea ventajosa. Sale carísima y no proporciona ventajas evidentes. En general, la endotermia sigue siendo un enigma. Por eso es perfectamente posible que haya animales que la hayan perdido.

Víctor Tagua

Dinosaurios y pterosaurios parece que presentaban endotermia así que su antepasado común debió tenerla. Los primeros cocodrilos puede que también la poseyera y la perdiera vete tú a saber por qué. De hecho, los primeros cocodrilos eran bípedos y luego dejaron de serlo. Quizá eso implicó un cambio de estilo de vida y perdieron la endotermia ya que no les era ventajosa.
Muy interesante el post y me alegro de que en Amazings se hable más de dinosaurios, aunque deberías participar en el Carnaval de Biología, que este mes va de eso: dinosaurios y criaturas extintas
http://www.hablandodeciencia.com/art...e-biologia/
http://www.hablandodeciencia.com/art...e-biologia/

JoseJose

El crecimiento de los árboles se puede medir por los anillos de su tronco y va condicionado a las estaciones, estaciones de crecimiento, primavera, verano y de estancamiento, otoño e invierno, por eso se crean los anillos, porque no crecen de forma uniforme sino que influye en ellos las estaciones. Por lo que veo las marcas en los huesos podrían ser algo parecido a esto.

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