Una nueva investigación revela cómo la sorprendente anatomía interna del casco del cálao casqueador le permite resistir daños durante las batallas de combate aéreo con rivales. Los investigadores esperan que esta nueva comprensión ayude a conservar esta especie en peligro crítico, así como brindar nuevos conocimientos sobre el desarrollo de materiales biomiméticos resistentes a los impactos.
“Cuando comencé en Hong Kong, visité el grupo de conservación forense de la Universidad de la Ciudad de Hong Kong (HKU) para hablar sobre su investigación y ellos me presentaron a esta increíble ave, a su extraña anatomía craneal y a las amenazas que enfrenta la especie por parte del comercio ilegal de vida silvestre”, dice el Dr. Mason Dean, profesor asociado de anatomía comparada en HKU.
El cálao casqueador (Rhinoplax vigil) es apreciado en el comercio ilegal de vida silvestre por su bulboso “casco”, una protuberancia con forma de casco en la parte delantera de su cráneo. Si bien los cascos son una ornamentación compartida entre los cálaos, parecen desempeñar diferentes roles para diferentes especies. En particular, mientras que los cascos de la mayoría de las especies son huecos, el del cálao casqueador está revestido por una gruesa capa de queratina (“marfil de cálao”) y está repleto de una red excepcionalmente densa de hueso.
“Al aprender más sobre esta especie, descubrí una sección transversal de un cráneo seco en un museo, que reveló un impactante choque de trabéculas en el casco”, dice el Dr. Dean. “Cuando escuché que se sabe que los individuos chocan sus cascos en el aire en exhibiciones, simplemente tenía que saber más sobre la morfología funcional”.
Las trabéculas (puntales interconectados dentro del hueso de los vertebrados) son una forma en que los huesos proporcionan alta resistencia y resistencia al pandeo, en los lugares donde los huesos más lo necesitan. “Comprender la anatomía del cálao y cómo permite este comportamiento de combate puede, por lo tanto, darnos pistas sobre la ecología de este escurridizo animal y aspectos fundamentales de su historia de vida y salud”, dice el Dr. Dean.
“Dado que la anatomía funcional del cálao está prácticamente inexplorada, nuestros hallazgos idealmente también darán nuevas perspectivas sobre el diseño inspirado en la biología de los compuestos de alto rendimiento para tolerar daños por colisiones repetidas”, dice el Dr. Dean. “Estamos especialmente entusiasmados con la idea de que el cálao casqueador podría ser un modelo para materiales ligeros y resistentes a los impactos, ya que esto podría brindar soluciones para donde la gestión de colisiones es vital, desde cascos hasta vehículos y ruedas de rovers aeroespaciales”.
El Dr. Dean y su equipo utilizaron microCT para observar el interior de las diferentes estructuras del casco. “Nos hemos centrado en comprender las arquitecturas jerárquicas del cráneo, uniendo técnicas de biología, ciencia de materiales e ingeniería”, dice. “Tenemos suficientes muestras para poder comparar machos y hembras, con algunos especímenes que aún tienen flexibilidad en las articulaciones, y algunos donde la ramphotheca (la vaina de queratina en el casco y la mandíbula) puede deslizarse”.
“Una vez que comenzamos el proyecto, muchos entusiastas del cálao realmente encantadores salieron de la madera para ayudar”, dice el Dr. Dean. “Hemos podido obtener una imagen detallada y cuantitativa de cómo se construye el casco, cómo el hueso interactúa con la queratina y el intrincado entramado de trabéculas óseas que soportan la superficie de impacto del cráneo”.
El Dr. Dean y su equipo encontraron que las trabéculas del cálao eran en promedio tan gruesas o más gruesas que las del fémur de un elefante, a pesar de pertenecer a un animal mucho más pequeño, contrario a una tendencia común de las trabéculas a escalar con el tamaño del animal. “He usado microCT para observar una gran diversidad de esqueletos animales, pero nunca he visto trabéculas óseas como las que hemos encontrado en el cálao”, dice el Dr. Dean.
“Esa enorme cantidad de trabéculas luego se canaliza hacia la caja craneana, como un grupo de raíces de árboles banianos, convergiendo en una plataforma ósea que está mucho más reforzada que en otros cálaos y parientes que hemos estudiado”, dice el Dr. Dean. “Todas estas características anatómicas comienzan a dar una idea de cómo el cráneo del cálao casqueador está adaptado para resistir uno de los impactos biológicos más rápidos conocidos, donde los machos se golpean la cabeza en ‘combate aéreo’ a la velocidad de las colisiones de automóviles”.
Debido al comercio ilegal de vida silvestre, especialmente en Asia, donde el Dr. Dean y su equipo trabajan, esta especie ahora está en peligro crítico en la Lista Roja de Especies Amenazadas de la UICN, con gran parte de su comercio ilegal a través de Hong Kong con destino a China continental. “El cálao casqueador es una de las especies de cálaos más grandes de Asia, con la queratina que adorna su casco históricamente un objetivo del mercado de arte y antigüedades para tallar en productos de vida silvestre ornamentales”, dice el Dr. Dean. ““Una gran cantidad de nuestros especímenes de cráneo aún contenían las balas que probablemente habían matado al animal”.
“Dado que la especie es escurridiza y difícil de observar en la naturaleza, existe una gran necesidad de mejorar el conocimiento de su biología, preservar su hábitat, proteger las poblaciones silvestres menguantes y desarrollar mejores herramientas para identificar productos de vida silvestre”, dice el Dr. Dean. “Esperamos que proyectos como el nuestro contribuyan a la comprensión de la historia natural de las especies y aumenten la conciencia pública sobre los desafíos que enfrenta la pérdida de biodiversidad, ¡y también idealmente muestren a los científicos que los pasos hacia la conservación no deben provenir únicamente de los biólogos de la conservación!”.
Esta investigación se presenta en la Conferencia Anual de la Sociedad para la Biología Experimental en Praga del 2 al 5 de julio de 2024.
