El sorprendente hallazgo que desmonta el mito del oído como clave del éxito evolutivo de las aves desde los dinosaurios

La característica más notoria de las aves es el vuelo, una actividad que requiere una gran agilidad y coordinación motora, y que las ha llevado a conquistar prácticamente todos los rincones del planeta. Esa capacidad se originó durante las primeras fases de su evolución, en el período Mesozoico (‘la era de los dinosaurios’), y fue el fruto de una profunda transformación de la forma y función de la práctica totalidad de su anatomía con respecto a sus ancestros.

Hace casi diez años, el profesor Guillermo Navalón, investigador Ramón y Cajal de la Universidad de Alcalá (UAH), comenzó a profundizar en un estudio de su mentor postdoctoral, el profesor Roger B. J. Benson, en el que sugería que la forma del órgano del equilibrio, es decir, los canales semicirculares del oído medio, no era determinante en la agilidad o capacidad de vuelo de las aves.

Se trataba de un estudio revolucionario, y el profesor español, también miembro del Grupo de Investigación GloCEE Ecología del Cambio Global y Evolución de la UAH, y el investigador estadounidense, catedrático y curador de reptiles fósiles en el American Museum of Natural History en Nueva York, comenzaron a desarrollar una investigación posterior.

Partieron de una cuestión anatómica fundamental. En la parte más interna de nuestro oído se alberga ‘el órgano del equilibrio’, un sistema de tres canales semicirculares llenos de líquido linfático, el cual se mueve con los desplazamientos de nuestra cabeza e informa al cerebro, en cada momento, de la posición y velocidad de nuestra cabeza.

Por tanto, esta estructura interviene en funciones tan importantes como mantener el equilibrio, y es, por ejemplo, la razón por la que nos mareamos con frecuencia en un parque de atracciones: nuestros canales semicirculares no están adaptados a cambios de movimiento y velocidad tan bruscos. 

El vínculo histórico entre el oído y la agilidad

Todos los vertebrados poseen esta estructura y su forma es muy variada entre los distintos grupos. No es de extrañar que la forma de esta estructura también varíe con la ecología de cada animal. De hecho, durante mucho tiempo se ha creído que la forma de los canales semicirculares está ‘afinada’ a la ecología sensorial de cada especie, y dicha forma nos podría informar, por ejemplo, de la agilidad de su portador. 

Pero algo cambió con esta nueva investigación liderada por Navalón y Benson. “Empezamos a sospechar que los cambios de forma tan característicos que vemos en aves de esta estructura quizás respondían a transformaciones de todo el cráneo, no solo del oído, y a cómo se organizan órganos como el cerebro, los ojos y los músculos, desde su origen en los dinosaurios no aviarios”, explica Navalón.

Fue en 2020, año en el que este profesor estaba haciendo su postdoctorado bajo la dirección de Benson en la Universidad de Oxford, cuando por fin ambos pudieron profundizar en el tema. Desde entonces hasta ahora, han pasado seis años, pero el resultado no ha podido ser más revelador.

De hecho, la investigación, titulada Coordinated transformations of the labyrinth and occiput during the dinosaur–bird transition y publicada en la revista PNAS, arroja nuevas claves sobre el tema.

Ambos, junto al equipo, han conseguido “desmontar” la idea de que el oído es la clave del éxito evolutivo de las aves. Es una auténtica revolución en la comunidad paleontológica. Durante mucho tiempo, detalla el profesor español, se ha creído que la forma de esos canales semicirculares está “íntimamente ligada a la agilidad”. De ahí se había concluido que la evolución del vuelo, que implica una agilidad y una coordinación superiores, era una de las transiciones que más debería afectar a la forma de esta estructura del oído.

La forma de los canales semicirculares de las primeras aves o incluso de muchas de las aves voladoras actuales, no es muy diferente a la de dinosaurios que nunca volaron

En los últimos años, ha habido una encendida discusión sobre este tema, incluso en revistas científicas del más alto calado como Science, pero este nuevo estudio “viene a poner, por lo menos, un punto y aparte a este debate”.

“Nosotros con esta investigación constatamos que no es así: la forma de los canales semicirculares de las primeras aves o incluso de muchas de las aves voladoras actuales, no es muy diferente a la de dinosaurios que nunca volaron”, argumenta.

Es más, entre las aves modernas, el estudio también ha podido contemplar ese efecto. Algunos ejemplos: especies voladoras como un cisne tienen formas muy parecidas de esta estructura a otras no voladoras como un avestruz o los extintos moas de Nueva Zelanda.

Hay un dato muy llamativo. Los canales semicirculares son muy similares entre muchos grupos de vertebrados, incluidos los humanos. Las diferencias son “variaciones ligeras de forma”. Por ejemplo, los tres canales semicirculares en mamíferos son similares en tamaño, aunque en las aves uno de ellos es mucho más largo.

“Se creía previamente que esto estaba relacionado con la capacidad del vuelo, pero nuestro estudio rechaza esta idea. Aún hay muchas diferencias por caracterizar de cómo funciona esta estructura en mamíferos y aves. Quizás una de las claves sea cómo crecen durante el desarrollo embrionario, y eso nos dé algunas claves”, detalla. Es más, el grupo sigue trabajando en ello.

No hay ninguna especie de la avifauna en particular en la que esta tesis se asiente de manera específica. La investigación ha estudiado a todas las aves en su conjunto, “una muestra representativa de su diversidad, pasada y presente”. Esto es así porque en la teoría de la evolución no se puede estudiar una sola especie sin el contexto del resto, puesto que entonces “no podríamos entender los cambios evolutivos ni sus posibles explicaciones”.

Y precisamente ese rigor es el que ha permitido que este estudio obligue a “replantear” muchas de las ideas previas respecto a la importancia adaptativa. “Creíamos que el tamaño de estos canales del oído podría estar relacionado con la agudeza visual de las aves. Esta idea aún no ha sido testada. Sin embargo, nuestro estudio apunta a que la forma y tamaño de estos canales está muy constreñida por la estructura del cráneo y el tamaño cerebro”.

Esa es la clave: la importancia de la forma o tamaño de estos canales semicirculares puede no ser tan importante para el éxito evolutivo de las aves, y quizás “haya que mirar en otros sitios, como el cerebro”.

Sirviéndose de modelos tridimensionales, los investigadores aplicaron una técnica conocida como morfometría geométrica, que permite convertir en variables matemáticas la compleja forma de estas estructuras. A continuación, modelos matemáticos les permitieron poner a prueba, estadísticamente, la relación entre la forma y la capacidad de vuelo en especies modernas para, finalmente, aplicar esta información a las formas extintas. 

“Nuestro estudio es novedoso porque incluye muchas más especies de aves no voladoras modernas que estudios anteriores; esto nos ha permitido entender de manera mucho más profunda los cambios asociados con la pérdida del vuelo en aves actuales, un fenómeno que ha ocurrido más de 25 veces de manera independiente’, explica por su parte Roger Benson.

Aunque lo pueda parecer a priori, esta idea de que en el oído no está la clave de su éxito evolutivo, no es tan “desalentadora”, destaca Guillermo Navalón. ¿Por qué? “Muestra que la evolución es mucho más compleja y que no todas las estructuras tienen por qué estar adaptadas de una manera perfecta a la ecología de los animales”.