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Así lo afirma el autor principal de un nuevo estudio que demuestra que los fuertes rugidos de baja frecuencia de los leones y los tigres están predeterminados por las propiedades físicas del tejido de sus cuerdas vocales -en concreto, la capacidad de estirarse y cizallarse- y no por los impulsos nerviosos del cerebro.
«Los rugidos son similares a los que emite un bebé cuando llora», afirma el logopeda Ingo Titze, director ejecutivo del Centro Nacional de la Voz y el Habla, administrado por la Universidad de Utah. «En cierto modo, el león es una gran réplica del llanto de un bebé, fuerte y ruidoso, pero con un tono muy bajo».
El estudio de las cuerdas vocales del león y el tigre y de cómo producen los rugidos -vocalizaciones utilizadas por los grandes felinos para reclamar su territorio- está previsto que se publique el 2 de noviembre en la revista online PLoS ONE de la Public Library of Science.
Aunque la comparación no formaba parte del estudio, Titze afirma que un bebé «llora para que la gente acuda a ayudarle». El león utiliza un sonido similar para llamar la atención, pero sobre todo para decir: ‘Estoy aquí, este es mi territorio, sal de aquí'»
«En ambos casos, oímos sonidos fuertes y chirriantes que llaman la atención de la gente. Cuando un bebé llora, el sonido no es bonito. El sonido es básicamente áspero. La vibración no es regular»
Lo mismo ocurre con los rugidos de los leones y los tigres y, al igual que los bebés, sus cuerdas vocales (comúnmente llamadas cuerdas vocales) son «muy sueltas y gelatinosas» y vibran de forma irregular para que los rugidos suenen ásperos, dice Titze. La principal diferencia: Los bebés lloran con una frecuencia aguda, mientras que los grandes felinos tienen un rugido de baja frecuencia.
La frecuencia de los rugidos está dictada por la estructura de las cuerdas vocales
El hallazgo clave del nuevo estudio es que los leones y los tigres pueden rugir fuerte y profundamente porque sus cuerdas vocales tienen una forma plana y cuadrada y pueden soportar un fuerte estiramiento y cizallamiento. Esto contradice la teoría de que los leones rugen profundamente porque las cuerdas vocales están cargadas de grasa.
En cambio, la grasa ayuda a dar a las cuerdas vocales su forma cuadrada donde sobresalen en las vías respiratorias, a diferencia de las cuerdas vocales triangulares de la mayoría de las especies. La grasa también puede amortiguar las cuerdas vocales y proporcionar material de reparación cuando se dañan, dicen los investigadores.
«Intentábamos corregir una suposición anterior de que los leones y los tigres rugen a frecuencias fundamentales bajas porque tienen unas cuerdas vocales enormes», dice el coautor del estudio Tobias Riede, profesor asistente de investigación de biología en la Universidad de Utah e investigador asociado en el Centro Nacional de Voz y Habla.
«Es cierto que tienen grandes cuerdas vocales, pero la forma y las propiedades viscoelásticas hacen que los rugidos sean tan fuertes y profundos», dice.
Riede dice que los científicos «se propusieron averiguar la relación entre la estructura de las cuerdas vocales y cómo funcionan para producir el rugido en leones y tigres. Comprobamos si las propiedades mecánicas de las cuerdas vocales nos permitían hacer predicciones sobre el sonido»
Lo hicieron. Las mediciones de la resistencia de las cuerdas vocales al estiramiento y al cizallamiento permitieron a los investigadores predecir con exactitud los rangos de «frecuencia fundamental» a los que se sabe que rugen los leones y los tigres, así como las presiones pulmonares necesarias para producir esos rugidos.
Titze y Riede llevaron a cabo la investigación con la primera autora, Sarah Klemuk, profesora adjunta de ciencias de la comunicación en la Universidad de Iowa; y con Edward Walsh, director de fisiología auditiva en el Hospital Nacional de Investigación de la Ciudad de los Niños en Omaha, Nebraska. Titze forma parte del cuerpo docente de la Universidad de Iowa y de la Universidad de Utah, donde es profesor de investigación de otorrinolaringología y química medicinal. La investigación fue financiada por los Institutos Nacionales de Salud y la Fundación Nacional de Ciencias.
«Estudiamos muchos animales: ciervos, alces, perros y gatos», dice Riede. «Los leones y los tigres son ejemplos interesantes de vocalización muy fuerte y de baja frecuencia».
Estos estudios tienen un aspecto práctico. «Si se entiende cómo están estructuradas las cuerdas vocales y qué efectos tiene esa estructura en la producción vocal, entonces podría ayudar a los médicos a tomar decisiones sobre cómo reconstruir el tejido dañado de las cuerdas vocales» en personas como pacientes con cáncer, cantantes, profesores, entrenadores y sargentos de instrucción, dice.
Las voces de los grandes felinos
El nuevo estudio analizó las cuerdas vocales del interior de la laringe, comúnmente conocida como caja de voz. Se extirparon las laringes de tres leones y tres tigres a los que se aplicó la eutanasia por razones humanitarias debido a una enfermedad avanzada en el zoológico Henry Doorly de Omaha. Tenían entre 15 y 22,4 años al morir. Los tres leones eran hembras. Los tigres eran hembras de Sumatra y de Bengala y un macho de Amur (Siberia).
La vocalización es compleja y en ella intervienen factores no incluidos en el nuevo estudio de las cuerdas vocales: cómo se impulsa el aire desde los pulmones, cómo resuena el sonido en el tracto vocal, cómo se mueven la lengua y la mandíbula y el movimiento de los músculos y cartílagos de la laringe.
El estudio incluyó exámenes del tejido de las cuerdas vocales, que es un tejido conectivo blando en forma de elastina, colágeno, un lubricante conocido como hialuronano y grasa.
Los leones y los tigres tienen unas cuerdas vocales de gran tamaño: aproximadamente 2,5 cm de altura de arriba a abajo, 2,5 cm de grosor de lado a lado y 2,5 cm de longitud de delante a atrás. Sobresalen de la laringe hacia las vías respiratorias justo por encima de la tráquea, formando una forma triangular a cada lado de las vías respiratorias en la mayoría de las especies, pero una forma cuadrada en los leones y los tigres.
Los científicos ya sabían que los leones y los tigres tienen una importante cantidad de grasa dentro de sus cuerdas vocales. El nuevo estudio demostró que, en los grandes felinos, esta grasa se encuentra en lo más profundo del ligamento de las cuerdas vocales y contribuye a dar a los pliegues su forma cuadrada y aplanada.
Esa forma «facilita que el tejido responda al flujo de aire que pasa», permitiendo rugidos más fuertes con menos presión pulmonar, dice Riede.
Cuando el aire pasa por las cuerdas vocales para producir el sonido, éstas vibran de lado a lado y de arriba a abajo, estirando y cizallando los pliegues, propiedades que los investigadores comprobaron.
En primer lugar, fijaron las cuerdas vocales de leones y tigres a unas palancas que medían la fuerza y la distancia a medida que el tejido se estiraba «como las cuerdas de una guitarra», dice Riede.
A continuación, los investigadores colocaron pequeños discos circulares de tejido de cuerdas vocales entre placas y giraron una de ellas unos grados, lenta y rápidamente, mientras medían la fuerza necesaria para hacerlo. Eso muestra lo bien que el material resiste el cizallamiento durante el rugido.
Los científicos utilizaron entonces estas mediciones de la tensión y la resistencia al cizallamiento de las cuerdas vocales de los grandes felinos para predecir las presiones pulmonares y el rango de «frecuencias fundamentales» a las que los animales rugen, es decir, el rango de velocidades al que las cuerdas vocales son capaces de vibrar.
Llegaron a 10 a 430 hercios, o ciclos por segundo, lo que coincide con las frecuencias de rugido conocidas de 40 a 200 hercios en los leones y de 83 a 246 hercios en los tigres, dice Riede. Los hombres hablan entre 100 y 120 hertzios y las mujeres entre 200 y 250 hertzios, pero los grandes felinos son mucho más ruidosos porque convierten con mayor eficacia la presión pulmonar en energía acústica.
Tiene sentido que la frecuencia de los leones y los tigres al rugir sea una función de las propiedades mecánicas de sus cuerdas vocales, no de la masa o el peso. Al fin y al cabo, los alces tienen unas cuerdas vocales de tamaño similar y, sin embargo, tienen una corneta de tono alto y no un rugido bajo, dice Titze.
«Es la confirmación de que las frecuencias de fonación se describen por las propiedades mecánicas de las cuerdas vocales y no por los impulsos nerviosos del cerebro», añade.
El rugido de un león o un tigre puede alcanzar los 114 decibelios para alguien que se encuentre a unos metros de distancia, lo que «es unas 25 veces más fuerte que un cortacésped de gas», afirma Titze. Y los rugidos no se emiten de uno en uno, sino que los leones rugen unas 50 veces en tandas de 90 segundos.
«Rugen con un sonido que asusta a la gente porque tiene esa cualidad áspera y cruda», dice Titze. «Los leones y los tigres son considerados los reyes de las bestias, en parte por sus rugidos. Imagínese que cantaran hermosas melodías y que fueran melodías de muy baja frecuencia. ¿Quién va a tener miedo de eso?»