La forma en que se oye el sonido es común a muchos linajes de animales y apareció durante el Triásico (hace entre 200 y 250 millones años). Aunque los sistemas auditivos de los animales de cuatro patas han sufrido muchos cambios desde entonces, tienen en común el oído medio con tímpano y pequeños huesos, que surgió de manera independiente en las principales especies.
Por otro lado, algunos animales, en particular la mayoría de las ranas, no tienen un oído externo como los humanos, pero poseen un oído medio con tímpano que se encuentra directamente sobre la superficie de la cabeza. Las ondas de sonido entrantes hacen vibrar el tímpano y éste conduce estas vibraciones mediante la cadena de huesecillos del oído interno, donde las células ciliadas las traducen en señales eléctricas que se envían al cerebro.
De esta forma, no es es posible detectar el sonido en el cerebro sin un oído medio porque el 99,9% de una onda de sonido que llega a un animal se refleja en la superficie de su piel. "Sin embargo, sabemos de especies de ranas que croan como otras ranas pero no tienen oído medio con tímpano para escucharse unas a otras. Esto parece ser una contradicción", señala Boistel.
"Estos pequeños animales, las ranas Gardiner, han vivido aisladas en la selva tropical de las islas Seychelles durante entre 47 y 65 millones de años, ya que estas islas se separaron a gran distancia del continente principal. Si pueden oír, su sistema auditivo debe ser un superviviente de las formas de vida en el antiguo supercontinente Gondwana", añade este experto.
Para determinar si estas ranas en realidad utilizan el sonido para comunicarse entre sí, los investigadores instalaron altavoces en su hábitat natural y difundieron canciones de ranas grabadas previamente. Esto hizo que los machos presentes en la selva tropical respondieran, demostrando que eran capaces de escuchar el sonido que emitían los altavoces.
El siguiente paso fue identificar el mecanismo por el cual estas ranas aparentemente sordas pudieron escuchar el sonido. Se han propuesto varios mecanismos: una vía adicional timpánica a través de los pulmones, a través de los músculos que conectan la cintura escapular a la región del oído interno o la conducción ósea.
"Si el tejido del cuerpo transporta sonido o no, depende de sus propiedades biomecánicas. Con las técnicas de formación de imágenes de rayos X en el ESRF, pudimos establecer que ni el sistema pulmonar ni los músculos de estas ranas contribuyen significativamente a la transmisión de sonido al interior de los oídos", explica Peter Cloetens, científico del ESRF que participó en el estudio.
"Como estos animales son muy pequeños, de apenas un centímetro de largo, necesitábamos imágenes de rayos X del tejido blando y las piezas óseas con resolución micrométrica para determinar qué partes del cuerpo contribuyen a la propagación del sonido", concreta este investigador.
Las simulaciones numéricas ayudaron a investigar la tercera hipótesis, que el sonido se recibe a través de la cabeza de la rana. Estas simulaciones confirmaron que la boca actúa como un resonador o amplificador para las frecuencias emitidas por esta especie.
Las imágenes de rayos X de sincrotrón en diferentes especies mostró que la transmisión del sonido desde la cavidad oral hasta el oído interno se ha optimizado por dos adaptaciones evolutivas: una reducción del espesor del tejido entre la boca y el oído interno y menos capas de tejido entre la boca y el oído interno.
"La combinación de una cavidad de la boca y la conducción ósea permite a las ranas Gardiner percibir el sonido con eficacia sin el uso de un oído medio con tímpano" , concluye el principal investigador de este estudio, Renaud Boistel .
