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PALEONTOLOGÍA

En el interior de los fósiles

La tomografía computarizada se torna habitual y permite un análisis minucioso de los huesos de animales extintos

El Euparkeria capensis, en el dibujo de arriba, era del tamaño de un gato doméstico

Taenadoman, Wikimedia Commons El Euparkeria capensis, en el dibujo de arriba, era del tamaño de un gato domésticoTaenadoman, Wikimedia Commons

Al comienzo de los años 1990, Sérgio Alex Azevedo, investigador del Museo Nacional de la Universidad Federal de Río de Janeiro (UFRJ), anhelaba ver el interior de un huevo. En esa época, estudiaba lo que parecía ser un huevo intacto de la colección del museo, perteneciente a una especie arcaica de tortuga de hace más de 65 millones de años, que había sido hallado en el interior paulista y se había transformado en roca sólida. Era una pieza rarísima y cortarla para su estudio era impensable. Le sacó una radiografía, pero la mancha difusa de la placa no sirvió de mucho. Con la ayuda de otros colegas, logró acceder a un equipo de tomografía computada del Hospital São Lucas, en la Pontificia Universidad Católica de Rio Grande do Sul (PUC-RS), en Porto Alegre, que combina imágenes por rayos X de varias secciones de un cuerpo y genera un mapa tridimensional de sus partes y cavidades interiores. Mediante las imágenes provistas por el tomógrafo, podían distinguirse los contornos generales de la cabeza, dorso y columna vertebral del embrión, de menos de cinco centímetros de largo. “Recién pude convencerme de lo que veía cuando le mostré las imágenes a un médico radiólogo”, relata Azevedo. Su trabajo, que se publicó en el año 2000 en los Anais da Academia Brasileira de Ciências, fue uno de los primeros que empleó la tomografía computada para estudios paleontológicos en Brasil.

Esa técnica, que hace 20 años era uno novedad incluso para los paleontólogos en el exterior, hoy es algo accesible, principalmente con el desarrollo de microtomógrafos y con el aumento de la resolución de los dispositivos. Ahora, las imágenes se generan a partir de rayos X con un poder de penetración mayor que el de los tomógrafos médicos, y las computadoras combinan cientos de imágenes. Los científicos logran identificar detalles micrométricos del interior de huesos fósiles sin necesidad de romperlos o extraerlos completamente del bloque rocoso donde fueron hallados. Además de preservar los fósiles, el escaneo del material genera informaciones que pueden utilizarse para elaborar modelos tridimensionales y animaciones en computadora que promueven una mejor comprensión de la estructura y los movimientos de animales extintos. En Brasil, los aparatos de ese tipo para uso en paleontología no llegan a una decena, lo cual impulsa a los investigadores a recurrir a las que se encuentran disponibles en instituciones del área médica, ingeniería, geociencias o física, puesto que es muy difícil salir del país con los fósiles. Pero cada vez hay más museos y universidades nacionales que invierten en la adquisición de sus propios equipos de microtomografía computada, asumiendo los costos: tan sólo la licencia para el uso del programa de computadora para el dispositivo puede llegar a costar unos 50 mil reales.

“La microtomografía todavía es cara, pero se ha tornado usual en el área”, afirma la paleontóloga Gabriela Sobral, de la Universidad Federal de Santa Catarina (UFSC). En 2012, mientras realizaba el doctorado, ella empleó el microtomógrafo del Museo de Historia Natural de Berlín para reconstruir la historia evolutiva del oído interno de los arcosaurios, un grupo de animales que incluye a los cocodrilos, los dinosaurios y los descendientes directos del único subgrupo no extinto de los dinosaurios, las aves (lea en Pesquisa FAPESP, edición nº 202). “Cuando no existía la tomografía sólo se podía acceder a las estructuras internas del cráneo, como en el caso del oído interno, si el fósil estaba roto”, comenta.

La tomografía de su cráneo (al lado) revela detalles de las cavidades del oído interno y avala la hipótesis sobre su agilidad

Gabriela Sobral La tomografía de su cráneo revela detalles de las cavidades del oído interno y avala la hipótesis sobre su agilidadGabriela Sobral

En un artículo publicado  en julio de este año en la revista Royal Society Open Science, Sobral y otros expertos de Alemania, Reino Unido, Estados Unidos y Sudáfrica presentaron las tomografías del oído interno del Euparkeria capensis, un reptil del tamaño de un gato doméstico, extinguido hace  245 millones de años. Las imágenes revelaron el formato de las cavidades óseas que albergaban los tres canales semicirculares del oído interno, estructuras relacionadas con la capacidad del animal para mantener el equilibrio del cuerpo al desplazarse. “Los resultados confirman la hipótesis que plantea que el Euparkeria era un animal más activo y ágil que la mayoría de los reptiles de la época”. Los científicos sugieren que esta especie, descubierta en Sudáfrica, en 1913, sería la más cercana al antepasado común de todos los arcosaurios. Por lo tanto, la comprensión de la anatomía del Euparkeria, ayuda a dilucidar el modo en que los arcosaurios se habrían definido como un grupo evolutivo único, a partir de los demás grupos de reptiles.

El manejo de un tomógrafo no es algo trivial, explica Sobral. A los científicos del museo de Berlín les lleva tres años aprender a utilizar la máquina correctamente. “Los ajustes  de los rayos X del escáner emplean parámetros similares a los de una cámara fotográfica profesional, tales como el tiempo de exposición e intensidad del flash”, dice. “Cada fósil exige un análisis diferente”, reitera Azevedo, de la UFRJ. Su grupo, utiliza desde 2002 los tomógrafos de una clínica médica privada y el del hospital de la Universidad del Estado de Río de Janeiro, así como los microtomógrafos de la UFRJ y de la PUC de Río de Janeiro para el estudio de materiales fósiles y arqueológicos, tales como momias egipcias (lea en Pesquisa FAPESP, edición nº 215).

“Los estudiantes desean utilizar esa técnica cada vez más”, acota Alexander Kellner, paleontólogo del Museo Nacional. Mientras tanto, hasta que el museo disponga de su propio aparato, uno de sus alumnos de maestría, Arthur Brum, utilizó el tomógrafo del Centro de Investigaciones de Petrobras para analizar fragmentos óseos de un abelisaurus, un tipo de dinosaurio hallado en el interior de São Paulo semejante al tiranosaurio, pero con tan sólo 3 metros de longitud. Las imágenes, que fueron publicadas en mayo de este año en la revista Cretaceous Research, confirmaron que los abelisaurus poseían huesos porosos, similares a los de las aves.

Fosiles_246Mordeduras de hace 237 millones de años
El biólogo Voltaire Paes Neto, de la Universidad Federal de Rio Grande do Sul (UFRGS), en un trabajo conjunto con Kellner, identificó las mordidas más antiguas que se hayan registrado, realizadas por insectos con mandíbulas en un hueso de un animal del grupo de los dicinodontes, unos herbívoros con el porte de rinocerontes, hace 237 millones de años. Para ello, él empleó un equipo de tomografía del Hospital de Clínicas de Porto Alegre.

El biólogo tardó cuatro años para caracterizar las marcas en los fósiles, a partir de unas perforaciones que nadie sabía explicar en un hueso de arcosaurio que le encomendaron limpiar al arribar, en 2011, al laboratorio de paleontología coordinado por Marina Bento Soares, en la UFRGS. Como los orificios de 4 milímetros de diámetro eran perfectos, él descartó la posibilidad de que se trataran de alguna enfermedad ósea, que difícilmente dejaría marcas tan regulares y, finalmente, concluyó que  los orificios y los rastros de mandíbulas habrían sido dejados por insectos similares a los escarabajos y termitas actuales, que aún hoy se alimentan de huesos y restos de animales en descomposición.

Una de las marcas, que representa un rastro dejado por mandíbulas, por ahora sólo se ha registrado en huesos de cinodontes ‒animales que dieron origen a los mamíferos‒ del actual sur de Brasil, y recibió el nombre de Osteocallis infestans. A las marcas de los insectos en los huesos se les asigna un nombre científico, con género y especie, que indica el comportamiento de los animales extintos que las realizaron. En el período geológico al que se conoce como Triásico, que abarca entre 252 y 201 millones de años atrás, los escarabajos recién habían comenzado a diversificarse, conquistando nuevos ambientes y a formar un grupo que abarca alrededor de 350 mil especies. “Creo que será posible detectar marcas similares en fósiles incluso más antiguos que esos”, dice Kellner.

“Como las imágenes tridimensionales requieren de computadoras con una alta capacidad de procesamiento, la tomografía transformó a la paleontología, que antes era relativamente barata, en una ciencia cara”, dice Felipe Montefeltro, paleontólogo de la Universidade Estadual Paulista (Unesp), en el campus de Ilha Solteira, quien estudia la evolución del oído interno en los cocodrilos y ya utilizó los microtomógrafos de institutos de investigación en Canadá y en el Reino Unido. De la misma manera, la bióloga Tiana Kohlsdorf, de la Facultad de Filosofía, Ciencias y Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP) de la Universidad de São Paulo (USP), analiza especies de reptiles y anfibios actuales valiéndose del microtomógrafo del Instituto de Biociencias (IB) de la USP, en colaboración con el zoólogo Gabriel Marroig, también del IB (lea en Pesquisa FAPESP, edición nº 230).

Mucho más que polvo
La paleontóloga Gabriela Sobral se apresta para dar comienzo en el mes de septiembre a un proyecto de posdoctorado en el que utilizará el microtomógrafo del Museo de Zoología (MZ) de la USP, adquirido en 2015, y que es idéntico al que utilizaba en Berlín. Ella se propone realizar un registro de las etapas del desarrollo de embriones de yacaré negro, en colaboración con el zootecnólogo Willer Girardi, valiéndose de colorantes específicos que permiten distinguir músculos y vísceras en las imágenes por tomografía. “La microtomografía también está siendo muy utilizada en la biología comparativa”, dice Hussam Zaher, zoólogo especialista en serpientes que coordina el proyecto de adquisición e instalación del nuevo equipamiento del MZ. En la actualidad, subraya, un investigador interesado en conocer la estructura interna de una especie no precisa necesariamente disecar el cuerpo intacto de un animal conservado en alcohol en el museo. “Esta técnica colabora para la preservación de las colecciones”. Kellner, de la UFRJ, agrega: “Hay que olvidarse de la imagen del paleontólogo soplando el polvo de los fósiles. La paleontología es cada vez más sofisticada, con una tecnología que nos permite explorar asuntos cada vez más complejos sobre animales que vivieron hace millones de años”.

Artículos científicos
AZEVEDO, S. A. et al. A possible chelonian egg from the Brazilian Late Cretaceous. Anais da Academia Brasileira de Ciências. v. 72, n. 2, p. 187-93. 2000.
SOBRAL, G. et al. New information on the braincase and inner ear of Euparkeria capensis Broom: implications for diapsid and archosaur evolution. Royal Society Open Science. 13 jul. 2016.
BRUM, A.S. et al. Morphology and internal structure of two new abelisaurid remains (Theropoda, Dinosauria) from the Adamantina Formation (Turonian – Maastrichtian), Bauru Group, Paraná Basin, Brazil. Cretaceous Research. v. 60, p. 287-96. 2016.
PAES NETO, V. D. et al. Oldest evidence of osteophagic behavior by insects from the Triassic of Brazil. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. v. 453, p. 30-41. 2016.

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