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Encuentran unas ranas que oyen por la boca

Un estudio realizado con rayos X desvela el misterio de la capacidad auditiva de una especie que carece de oído medio con tímpano


Las llamadas ranas Gardiner carecen de un oído medio con tímpano, pero a pesar de todo pueden oír. Un equipo internacional de científicos, utilizando rayos X, ha conseguido desvelar el misterio de su capacidad auditiva: las bocas de estas ranas funcionan como un auténtico amplificador. Además, sus huesos también ayudan.





Ilustración sobre cómo la rana Gardiner puede escuchar con la boca. Arriba a la izquierda: La piel del animal refleja un 99,9% de una onda de sonido entrante que golpea el cuerpo cerca del oído interno. Sin un oído medio, las ondas sonoras no pueden ser transportadas hasta el oído interno. Abajo a la izquierda: la boca actúa como caja de resonancia de las frecuencias del canto de otras ranas, amplificando su sonido en la boca. El tejido del cuerpo entre la cavidad bucal y el oído interno está adaptado para transportar estas ondas de sonido hasta el oído interno. Imagen: R. Boistel / CNRS. Fuente: ESRF.
Ilustración sobre cómo la rana Gardiner puede escuchar con la boca. Arriba a la izquierda: La piel del animal refleja un 99,9% de una onda de sonido entrante que golpea el cuerpo cerca del oído interno. Sin un oído medio, las ondas sonoras no pueden ser transportadas hasta el oído interno. Abajo a la izquierda: la boca actúa como caja de resonancia de las frecuencias del canto de otras ranas, amplificando su sonido en la boca. El tejido del cuerpo entre la cavidad bucal y el oído interno está adaptado para transportar estas ondas de sonido hasta el oído interno. Imagen: R. Boistel / CNRS. Fuente: ESRF.
Las llamadas ranas Gardiner, originarias de las islas Seychelles (ubicadas en el Océano Índico) se encuentran entre las más pequeñas del mundo, y carecen de un oído medio con tímpano, a pesar de lo cual pueden oírse croar a sí mismas y a otras ranas.

Un equipo internacional de científicos ha utilizado rayos X para tratar de comprender este misterio y ha descubierto que estas ranas utilizan su cavidad bucal y sus tejidos para transmitir sonidos a su oído interno. Los resultados obtenidos han sido detallados en la revista PNAS.

El sistema de la audición es común a muchos tipos de animales y apareció durante el Triásico (hace entre 200 y 250 millones años). Aunque este sistema ha sufrido muchos cambios en los animales de cuatro patas desde entonces, todos ellos tienen en común un oído medio con tímpano y huesecillos.

Por otro lado, algunos animales -en particular, la mayoría de las ranas- no tienen un oído externo como los humanos, pero sí un oído medio con un tímpano situado directamente sobre la superficie de la cabeza.

Las ondas de sonido entrantes hacen vibrar ese tímpano, y éste traslada las vibraciones –a través de la cadena de huesecillos del oído interno- hasta las células ciliadas, que las traducen en señales eléctricas que son enviadas al cerebro.

Pero, ¿es posible que el cerebro llegue a detectar sonidos cuando no existe oído medio? La respuesta es no, porque el 99,9% de las ondas de sonido que llegan a un animal son reflectadas por la superficie de su piel.

Una rareza heredada

"Sin embargo, sabíamos de especies de ranas que croan como otras ranas, pero que no tienen oído medio con tímpano para escucharlas. Esto parecía una contradicción ", explica Renaud Boistel del Institut International de Paléoprimatologie Paléontologie Humaine (IPHEP) de la Universidad francesa de Poitiers y del CNRS‎, en un comunicado emitido por la Instalación Europea de Radiación Sincrotrón (ESRF).

"Estos pequeños animales, conocidos como ranas Gardiner, han vivido aislados en la selva tropical de las islas Seychelles durante 4.765 millones de años, desde que estas islas se separaron y alejaron del continente principal. Si son capaces de escuchar, su sistema auditivo debe ser un superviviente de formas de vida presentes en el antiguo supercontinente de Gondwana", continúa Boistel.

Tres hipótesis, dos descartadas

Para determinar si estas ranas en realidad utilizan el sonido para comunicarse entre sí, los científicos colocaron altavoces en su hábitat natural que emitían cantos de rana pregrabados. Esto hizo que los machos de rana Gardiner presentes en la selva tropical respondieran, lo que demostró que sí podían escuchar el sonido de los altavoces.

El siguiente paso del estudio fue identificar el mecanismo por el cual estas ranas aparentemente sordas podían escuchar el sonido.

Varios mecanismos habían sido propuestos: que existiese una vía extra-timpánica a través de los pulmones, que hubiesen músculos que conectasen la cintura pectoral de estos animales con la región del oído interno o que se produjese una conducción ósea.

"Que los tejidos del cuerpo transporten o no sonido depende de sus propiedades biomecánicas. Con las técnicas de imágenes de rayos X del ESRF, logramos establecer que ni el sistema pulmonar ni los músculos de estas ranas contribuyen significativamente a la transmisión del sonido hasta el oído interno", explica Peter Cloetens, científico del ESRF que participó en el estudio.

"Dado que estos animales son muy pequeños –tienen sólo un centímetro de largo- necesitábamos imágenes de rayos X de su tejido blando y de sus piezas óseas que tuviesen una resolución micrométrica, para determinar qué partes de su cuerpo contribuyen a la propagación del sonido”.

La boca como amplificador

Las simulaciones numéricas ayudaron a comprobar la tercera de las hipótesis planteadas: que el sonido se recibe a través de la cabeza de la rana. Estas simulaciones confirmaron asimismo que la boca de estos animales actúa como un resonador o amplificador, para las frecuencias emitidas por los ejemplares de la misma especie.

Las imágenes de rayos X obtenidas gracias al sincrotrón –que es un tipo de acelerador de partículas cuya fuente de luz permite estudiar materiales a resolución incluso del orden del radio atómico- demostraron además que la transmisión del sonido desde la cavidad oral hasta el oído interno ha sido optimizada en esta especie por dos adaptaciones evolutivas: un espesor reducido del tejido entre la boca y el oído interno; y un número menor de capas de tejido entre la boca y el oído interno.

"La combinación entre el tipo de cavidad bucal y la conducción ósea es lo que permite a las ranas Gardiner percibir sonidos con eficacia, sin usar un oído medio con tímpano", concluye Boistel.

Referencia bibliográfica:

Renaud Boistel et al. How minute sooglossid frogs hear without a middle ear. Advance Online Publication PNAS (2013). DOI/10.1073/pnas.1302218110.


Martes, 3 de Septiembre 2013
ERSF/T21
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