POR GONZALO PÉREZ, doctor en Biología
Las aves son criaturas hermosas, enigmáticas y mucha de nuestra fascinación por estos coloridos animales puede explicarse por su facultad de dominar el arte del vuelo. Antes de los hermanos Wright o de los dirigibles, los únicos que surcaban los cielos eran las aves, los insectos y los murciélagos. Volar y conquistar nuevos ambientes no es algo evolutivamente sencillo. Pero las aves no solo asombran por desafiar los avatares del viento: también son sorprendentes para la ciencia.
Las aves son sin duda criaturas hermosas, enigmáticas y mucha de nuestra fascinación por estos coloridos animales puede explicarse por su facultad de dominar el arte del vuelo. Pensemos que en la época contemporánea al hombre, antes de los hermanos Wright a principios del Siglo XX, o quizás un poco antes con la construcción de los dirigibles, los únicos que surcaban los cielos eran las aves, los insectos y los quirópteros (murciélagos). Volar y conquistar nuevos ambientes no es algo evolutivamente sencillo. Pero estos emplumados eclécticos (y excéntricos) no solo nos asombran desafiando los avatares del viento: también son sorprendentes para la ciencia.
Actualmente sabemos que todas las aves modernas descienden de un dinosaurio antecesor, más exactamente de un suborden denominado terópodos. Dentro de este grupo los representantes mas emblemáticos son el Tyrannosaurus rex, el Velociraptor o el famoso representante argentino, Giganotosaurus carolinii. Después de la extinción masiva hace 65-66 millones de años, los únicos terópodos que aún existen son las aves. Este descubrimiento fue llevado acabo por John Ostrom, que en los años ´60 demostró con estudios de osteología y filogenia que estos animales eran más parecidos a grandes aves no voladoras que a los reptiles. Esta idea fue propuesta por primera vez por Thomas Henry Huxley (conocido como el “Bulldog” de Darwin), un siglo antes. Pero ganó, en ese entonces, pocos apoyos. ¿Pero cómo habían evolucionado las aves de unos dinosaurios y llegado a conquistar el cielo? ¿Cómo habían surgido las plumas que han sido cruciales para el éxito evolutivo de las aves?
Hasta 1861 pocos datos se tenían para poder comenzar a resolver esta incógnita. Sólo unos años después de que Charles Darwin publicara El origen de las especies por medio de la selección natural, o la preservación de las razas preferidas en la lucha por la vida (1859), los trabajadores de una cantera de Alemania encontraron unos fósiles espectaculares de un pequeño dinosaurio bípedo con plumas, bautizado Archaeopteryx, que vivió hace unos 150 millones de años. Este ejemplar tenía dientes, garras en las cuatro patas y una larga cola, pero también ciertos rasgos avianos, como una espoleta, alas y plumas. El Archaeopteryx es lo que se conoce como una forma de transición entre los dinosaurios y las aves capturando un instante crítico de la evolución.
Durante muchos años posteriores al descubrimiento de Archaeopteryx y sin nuevos fósiles para armar el rompecabezas evolutivo de las aves, los científicos intentaban arrojar luz sobre el origen de las plumas. Es razonable pensar que el cambio de escamas a plumas se hubiera producido como adaptación al vuelo. Los ancestros de las aves podrían haber sido pequeños terópodos de hábitos arborícolas, que saltaran de rama en rama. Si sus escamas se hubiesen hecho más largas podrían haberles proporcionado una mayor fuerza de sustentación, lo que les habría permitido planear cada vez un poco más lejos. Posteriormente sus patas delanteras habrían evolucionado hasta convertirse en alas, lo que las habría transformado de animales planeadores a auténticos voladores. Es decir, la evolución de las plumas habría coincidido con la evolución del vuelo.
Esta teoría comenzó a dilucidarse mucho tiempo después con el descubrimiento de nuevos registros fósiles y el trabajo acometido en diferentes líneas de investigación. En 1996 un granjero cazador de fósiles chino hizo un asombroso hallazgo: un fósil de un pequeño Terópodo de brazos cortos de hace 125 millones de años, posteriormente denominado Sinosauropteryx, que presentaba un rasgo extraordinario: tenía el dorso y la cola cubiertos por un manto de filamentos finos y huecos. Estas plumas muy simples eran similares a las plumas secundarias primitivas del moderno Kiwi. De esta forma aparecían indicios de plumas primitivas, halladas en un terópodo terrestre corredor. Posteriormente los paleontólogos encontraron cientos de terópodos emplumados con filamentos epidérmicos muy variados, algunos completamente diferentes a las plumas de las aves. Con tantas piezas fósiles para comparar, pronto se empezó a componer una historia más detallada de las plumas. ¡Era posible, entonces, que el origen de las plumas no estuviera relacionado con la evolución del vuelo!
Otra importante pieza de información salió a la luz cuando en el 2009 unos científicos chinos anunciaron el descubrimiento de un dinosaurio con cerdas en el dorso, el Tianyulong, perteneciente a la rama de los ornitisquios, lo que significa que no estaba considerablemente alejado de los terópodo. Este hallazgo planteó la increíble posibilidad de que el antepasado de todos los dinosaurios tuviera plumas semejantes a cerdas y que algunas especies las hubieran perdido en el transcurso de la evolución. El surgimiento de las plumas podría incluso retroceder más en el tiempo si se confirma que la “pelusa” observada en algunos pterosaurios (sauropsidos alados) eran plumas, ya que estos reptiles voladores no son dinosaurios y comparten con estos un antepasado aún más antiguo. Es decir, la pregunta en cuestión no sería cuando aparecieron las plumas en los dinosaurios, si no cuando las perdieron.
Por otro lado, de otra rama científica, surgió con los trabajos de Richard Prum y Alan Brush la teoría del desarrollo de las plumas. La idea sugiere que la transición de las escamas a las plumas pudo ser el resultado de una alteración sencilla en las instrucciones de los genes en las placodas, lo que determinaría que las células crecieran en sentido vertical en lugar de hacerlo horizontalmente. Una vez que aparecieron los primeros filamentos, sólo habrían sido necesarias ligeras modificaciones sucesivas para producir plumas cada vez más complejas. Dejan en claro también que la función para la que surgieron las plumas no es lo más importante, dado que (quitando el vuelo, que no había aparecido aún en muchos saurios plumudos) lo más probable es que cada nueva adaptación favoreciera a los individuos que la portaban a través de una función diferente. Por ejemplo, la función aislante del plumón es muy probable que diera grandes ventajas adaptativas en la selección natural, pero también las plumas habrían probablemente intervenido en el ornamento para cortejo (se han descubierto que las plumas tenían variados colores), en el camuflaje y otras funciones (impermeabilización, protección mecánica, etcétera).
Finalmente, dos descubrimientos retrasan aún más el surgimiento de las plumas y de las aves. Los parientes vivos más cercanos de las aves, los dinosaurios y los pterosaurios son los cocodrilos. Aunque estos reptiles escamosos no tienen plumas en la actualidad, el descubrimiento en los aligátores del mismo gen que participa en la formación de plumas en las aves nos sugiere que posiblemente sus antepasados tuvieron plumas hace 250 millones de años, antes de que sus linajes divergieran. Por otro lado, el corriente año los investigadores de la academia China de Ciencias en Beijing, publicaron en Nature Communications, el descubrimiento de un ave (Archaeornithura meemannae) de 131 millones de años atrás, siendo este el registro del ave mas antigua conocida en la actualidad.
Todos estas revelaciones nos indican en lo que el vuelo se refiere, las plumas son un ejemplo de lo que los biólogos evolutivos llaman “exaptación” que consiste en utilizar una estructura anatómica ya existente para un propósito nuevo. Todo parece indicar que el vuelo de las aves ha sido posible gracias a una sucesión de exaptaciones que aparecieron a lo largo de millones de años, mucho tiempo antes de que ninguna ave pudiera volar. Es decir, pensar que las plumas surgieron para el vuelo, es similar a pensar que los dedos de las manos de los hombres surgieron para tocar el piano! Por otro lado, existe la posibilidad que las aves surgieran mucho antes en la evolución, quizás de un antepasado común entre los dinosaurios, los pterosarurios y los cocodrilos.
Mientras el misterio sigue resolviéndose, nosotros disfrutemos de ver el vuelo y planeo de nuestros contemporáneos terópodos voladores mientras nos tomamos unos mates en el fondo del jardín.