SINCDe un tiempo a esta parte, la cultura popular representa a algunas icónicas especies de dinosaurios con un aditamento inesperado: plumas en su piel. La idea de encontrarnos con criaturas emplumadas en la noche de los tiempos se asocia con el descubrimiento en 1861 de un esqueleto de Archaeopteryx lithographica, considerada de forma habitual el ave más primitiva de su linaje.» Pero Archaeopteryx«, escribe Marisol Montellano Ballesteros, bióloga y doctora en paleontología, investigadora del Instituto de Geología de la UNAM, «era un poco diferente de las aves que conocemos: tenía dientes y una cola más larga. ¿Un eslabón perdido entre los reptiles y las aves? A la fecha se han recolectado siete esqueletos y una pluma aislada de Archeaopteryx«.
Los hallazgos fósiles, como veremos en este artículo, han despejado incógnitas. Por ejemplo, en 2020 el descubrimiento de una nueva especie de dinosaurio con plumas, Wulong bohaiensis, proporcionó nuevas claves sobre el misterioso vínculo entre aves y dinosaurios.
Imagen superior: una nueva especie de dinosaurio con plumas descubierta en 2020, Wulong bohaiensis, dio pistas sobre la relación entre las especies de aves y los dinosaurios.
Thomas H. Huxley, nos recuerda Montellano en la revista ¿Cómo ves?, «proponía que las aves descendían de los dinosaurios. Su hipótesis fue más o menos aceptada durante finales del siglo XIX. (…) En el siglo XX, en la década de los 70, el paleontólogo J. H. Ostrom, de la Universidad de Yale, comparó y describió con mucho detalle el esqueleto de Deinonychus, un terópodo (grupo diverso de dinosaurios bípedos y carnívoros, como los carnosaurios y los ovirraptores, entre otros) y de algunas especies de aves actuales. Llegó a la conclusión de que ambos grupos compartían un sinfín de características y que los dinosaurios terópodos debían ser los ancestros directos de las aves. La mayor parte de la comunidad científica aceptó la idea de que un ave era un dinosaurio que había evolucionado».
«Hoy en día», añade, «existe el consenso de que las aves evolucionaron de un dinosaurio terópodo de talla pequeña y de hábitos carnívoros, y que esto ocurrió en algún momento del Jurásico medio, hace más de150 millones de años. El descubrimiento de estos dinosaurios con plumas desafió la idea de que las plumas sólo sirven para volar y que eran específicas de las aves. Cuando se analiza la diversidad de plumas que presentan los fósiles chinos, se puede asegurar que estos organismos, a excepción de Microraptor, no volaban. Entonces ¿para qué servían las plumas o qué ventaja tenía poseerlas?. El hecho de que la mayoría de estos dinosaurios fueran de tamaño pequeño y que las primeras formas de plumas eran parecidas a los plumones, hace pensar que tener esta cubierta en el cuerpo podría haber ayudado a mantener la temperatura estable, ya sea en los recién nacidos o en los adultos pequeños. Por otro lado, se considera que los dinosaurios eran animales que se basaban en la vista para llevar a cabo una buena parte de sus actividades, y que por esa razón desarrollaron un sinfín de estructuras llamativas (cuernos, crestas, entre otras); útiles, entre otras cosas, para defenderse de sus depredadores. Las plumas alargadas en ciertas partes del cuerpo, por ejemplo en los dedos o en la cola, pueden haber servido para llamar la atención de las hembras durante el cortejo. Y algunos estudios sugieren que también fueron útiles para proteger los huevos en los nidos, como repelente al agua y como camuflaje. Ya más tarde, las plumas fueron imprescindibles para volar, característica que separa a las aves del resto de los dinosaurios».
El profesor de la Universidad de Yale John Ostrom planteó en los años 70 que las muñecas de aves y dinosaurios poseían un hueso muy similar, en forma de media luna (llamado el semilunar), y que este hueso era resultado de la fusión de dos huesos presentes en los dinosaurios. No obstante, el fracaso de los biólogos del desarrollo para confirmar esta teoría planteó dudas sobre si era el mismo hueso, e incluso sobre si las aves procedían evolutivamente de los dinosaurios.
En 2014, investigadores de la Universidad de Chile publicaron un trabajo en la revista PLOS Biology en el que describen por primera vez los huesos de la muñeca de los dinosaurios que han evolucionado a las alas de las aves. Para ello han analizaron colecciones de huesos fósiles de dinosaurios y aves primitivas y embriones en desarrollo de siete especies de aves modernas.
La comunidad científica tiene evidencia de que las aves evolucionaron de una rama del árbol genealógico de los dinosaurios. Sin embargo, hasta ese punto había podido explicar una de las adaptaciones fundamentales en esta evolución: el desarrollo de las alas que permiten el vuelo y que distinguen fundamentalmente a estos animales.
Las discrepancias entre paleontólogos y biólogos del desarrollo en torno a este tema tampoco ayudaron a poner luz. Sus líneas de investigación y metodologías caminaron tradicionalmente por separado. Sin embargo, el citado trabajo, realizado por científicos del Laboratorio de Ontogenia y Filogenia de la Universidad de Chile, unió ambas perspectivas y permitió describir, por primera vez, los huesos de la muñeca de los dinosaurios que evolucionaron a las actuales alas de los pájaros.
La investigación puso de manifiesto que detrás de esta transformación evolutiva se encuentra una reducción a la mitad en el número de huesos de la muñeca. Esto originó que las muñecas se convirtieran en hiperflexibles y que las aves pudieran plegar sus alas cuidadosamente contra sus cuerpos cuando no estuvieran en vuelo.
“Los primeros dinosaurios tenían hasta nueve osificaciones en la muñeca mientras que en las aves solo se mantienen cuatro, dos distales que se fusionan entre sí y dos proximales que son más grandes e independientes”, aseguró el grupo de investigadores chilenos encabezado por Alexander Vargas.
Imagen superior: coelusaurio (Chung-tat Cheung y Yi Liu).
Pero ¿qué huesos de la muñeca de los dinosaurios se han mantenido y cuáles se han suprimido o modificado? Durante años paleontólogos y biólogos del desarrollo han tratado de dilucidar estas cuestiones, los primeros mediante el estudio de huesos fósiles de dinosaurios y aves primitivas y los segundos analizando cómo las alas de las aves modernas se desarrollan en embriones en crecimiento.
Utilizando un enfoque interdisciplinario, el laboratorio dirigido por Alexander Vargas reexaminó fósiles almacenados en varias colecciones de museos y al mismo tiempo recogió nuevos datos evolutivos a partir de embriones de siete especies diferentes de aves modernas.
Confirmando la teoría de Ostrom
El estudio también puso nombre y apellidos a los otros dos huesos de la muñeca de las aves que se habían identificado de forma errónea tradicionalmente tanto por paleontólogos como por biólogos del desarrollo.
A juicio de los investigadores, esto puso de relieve los aspectos negativos de la no integración de todas las fuentes de datos. “Una separación completa de la biología del desarrollo y de la paleontología hace perder oportunidades para la comprensión de la evolución, al igual que una separación de la astronomía y la física experimental retrasaría los avances en la cosmología”, concluyen.
El cráneo de las aves modernas corresponde al de dinosaurios jóvenes
Otro estudio publicado en la revista Nature en 2013 demuestra que el cráneo de las aves modernas surgió a través de una secuencia de episodios asociados al acortamiento de las trayectorias de crecimiento en dinosaurios carnívoros (terópodos). Este fenómeno, conocido como pedomorfosis, implica que la forma del cráneo aviario es —en términos generales— una versión adulta de los cráneos juveniles de sus ancestros dinosaurianos.
Para llegar a esta conclusión, un equipo multidisciplinar de científicos utilizó una serie de técnicas digitales y estadísticas de medición de la forma conocidas como técnicas de morfometría geométrica. Gracias a estas técnicas fue posible comparar la muestra más completa recogida hasta la fecha de embriones juveniles y adultos de dinosaurios, tanto fósiles como actuales —considerando a las aves como dinosaurios modernos—.
El estudio demuestra que aspectos físicos de las aves modernas tan característicos como el tamaño corporal reducido, los grandes ojos y los cerebros globosos (encefalizados), son el resultado de al menos cuatro episodios sucesivos de acortamiento en el crecimiento normal (desde el estado de embrión al estado adulto) de sus ancestros los terópodos.
Esto explica que los dinosaurios más primitivos tuvieran secuencias de crecimiento más largas que la de sus descendientes; acortamiento en tiempo de crecimiento que es muy evidente en las aves.
El tamaño corporal reducido, los grandes ojos y los cerebros globosos son el resultado de al menos cuatro episodios sucesivos de acortamiento en el crecimiento de sus ancestros, los terópodos
Jesús Marugán, de la Unidad de Paleontología de la UAM y firmante del artículo, explica que el primero de los cuatro episodios de acortamiento en el crecimiento de los Terópodos indica un cambio en la morfología general del cráneo: “Más cuadrangular en las especies más basales o primigenias, como el arcosauromorfo Euparkeria, hacia morfologías craneales con cráneos más ligeros y estrechos, como el tiranosaurido Guanlong”.
“La segunda etapa es ya el comienzo de la reducción de la secuencia de crecimiento asociada a un acortamiento de la cara: el emblemático Archaeopteryx, el género de aves más primitivo que conocemos. Además de la reducción drástica del tamaño corporal, a partir de esta etapa aparecerían los rasgos más distintivos de las aves: su pico, la cefalización y el crecimiento de las órbitas”, añade el investigador.
La relación entre las alteraciones en la secuencia del crecimiento (desarrollo embrionario) y el surgimiento de novedades evolutivas en el tiempo, es un hecho ampliamente reconocido en biología. Esta relación entre desarrollo y evolución queda perfectamente enmarcada en la frase: «Ontogenia recapitula Filogenia», propuesta por el filósofo y biólogo alemán Ernst Haeckel en 1892, y conocida como «teoría de la recapitulación».
Esta teoría sostiene que el desarrollo embrionario de cada especie (ontogenia) refleja la historia evolutiva de esta especie (filogenia); o, lo que es lo mismo: que cada uno de los estados que el individuo de una especie atraviesa a lo largo de su desarrollo embrionario representa una de las formas adultas que apareció en su historia evolutiva.
Imagen superior: Zhenyuanlong suni, una nueva especie de dinosaurio con plumas descubierta en China en 2015. Vivió hace 125 millones de años en el Cretácico Medio (Chuang Zhao).
¿El nuevo ancestro de las aves modernas?
En 2011, unos 150 años después del descubrimiento de Archaeopteryx –el dinosaurio considerado hasta ahora el ave más primitiva y el ancestro de los pájaros–, un equipo de científicos halló en China los restos fósiles de Xiaotingia zhengi, un pequeño dinosaurio de 0,8 kg con plumas que vivió durante el Jurásico superior (hace más de 135 millones años) . Según el descubrimiento, publicado en Nature, Archaeopteryx ya no sería el ancestro de las aves modernas.
El nuevo terópodo muestra varias características, como largos y robustos antebrazos, que se incluirían dentro del clado de los paravianos, que comprenden a los avialanos –ancestros de las aves– y a un grupo de terópodos llamados deinonychosaurios. El análisis filogenético de Xiaotingia zhengi permite por primera vez desbancar a Archaeopteryx de los avialanos.
El ‘pájaro del amanecer’ ilumina la historia de los dinosaurios con plumas
El descubrimiento en 2013 de otro nuevo dinosaurio del periodo Jurásico desafíó las teorías aceptadas sobre el origen del vuelo. Gareth Dyke, profesor titular de paleontología de vertebrados de la Universidad de Southampton, describió en un artículo publicado en Nature Communications un nuevo dinosaurio emplumado de unos 30 centímetros de longitud del género Eosinopteryx, que es anterior a otros dinosaurios similares a las aves a partir de los cuales se pensaba que éstas habían evolucionado. «El descubrimiento arroja nuevas dudas sobre la teoría de que el famoso fósil de Archaeopteryx o ‘primer pájaro’, –como se denomina a veces– fue fundamental en la evolución de las aves modernas. Nuestros hallazgos sugieren que el origen del vuelo era mucho más complejo de lo que se pensaba, apunta el investigador». El Eosinopteryx viene a reforzar esta teoría, ya apuntada por el descubrimiento del Xiaotingia zhengi, también hallado en China.
Nuevos hallazgos
El esqueleto completo y muy bien conservado de un nuevo dinosaurio emplumado del Jurásico Medio cambió en 2013 algunas ideas previas sobre el origen y evolución de las aves. Este nuevo fósil, llamado Aurornis xui, es el más antiguo de los avialanos –que incluye aves y dinosaurios cercanos– y vuelve a incluir a Archaeopteryx en este grupo.
Científicos del Real Instituto Belga de Ciencias Naturales analizaron este dinosaurio y, tras compararlo con otros avialanos, han confirmado que tanto el nuevo Aurornis xui como el clásico Archaeopteryx pertenecen al grupo Avialae.
Además, el estudio colocó a Troodontidae, otra familia de dinosaurios parecidos a aves, como grupo hermano de los avialanos. Los autores también sugieren que la diversificación de las aves tuvo lugar en Asia durante el final del Jurásico Medio.
El dilema de Archaeopteryx
No existe un consenso entre los paleontólogos sobre la posición de Archaeopteryx, ya que según la definición de ave que se elija este famoso animal podría o no ser un ave.
La comparación de Aurornis con Archaeopteryx sitúa a ambos dentro del grupo Avialae. Este grupo, definido por Gauthier en 1986, engloba aquellas especies que están más cerca de las aves que del dinosaurio Deinonychus.
De esta forma, Aurornis sería el avialano más antiguo, y Archaeopteryx uno de los puntos de divergencia más antiguos dentro del grupo.
Un dinosaurio con forma de ave que evolucionó de forma independiente
En 2010 investigadores estadounidenses descubrieron en el desierto del Gobi (China) los restos fósiles de un nuevo dinosaurio, llamado Haplocheirus sollers, similar a las aves, pero que evolucionó de forma paralela hace 63 millones años.
La expedición de la Universidad George Washington (EE UU) al desierto del Gobi ha permitió a los investigadores americanos y chinos solucionar el enigma de cómo llegó un grupo de dinosaurios a parecerse a las aves independientemente de ellas.
El descubrimiento amplió el registro fósil de la familia Alvarezsáuridos, un grupo extraño de dinosaurios que se parecían a las aves por su gran garra en la mano y sus brazos cortos y fuertes. Previamente no existía ninguna evidencia directa de que este tipo de dinosaurios vivieran durante el Jurásico Superior, hace cerca de 160 millones de años.
“El Haplocheirus sollers (nombre dado por el autor principal que significa mano sencilla y habilidosa) es un fósil de transición, porque muestra un paso evolutivo temprano en el modo en que las extrañas manos de los futuros Alvarezsaurios evolucionaron a partir de dinosaurios predadores anteriores”, afirma Jonah Choiniere, autor principal e investigador en la Universidad de George Washington. Según el paleontólogo, el fósil confirma también las predicciones sobre que los Alvarezsáuridos deberían haber evolucionado en el período de tiempo del Jurásico Superior.
A pesar de la similitud entre los esqueletos, las investigaciones demuestran que la familia Alvarezsáuridos evolucionó de manera paralela a las aves y no desciende de ellas. La nueva especie muestra algunas de las primeras etapas evolutivas en el desarrollo de un brazo corto y fuerte con una única garra funcional que podría haberse usado para escarbar en busca de termitas.
El Jurásico Superior (hace más de 135 millones de años) es un período de tiempo importante para la evolución de las aves. Según la comunidad científica las aves evolucionaron primero a partir de los dinosaurios terópodos (con patas de aves) en este mismo período. Sin embargo, paradójicamente, los fósiles de los dinosaurios estrechamente relacionados con las aves de este período son extremadamente raros.
Durante las expediciones se descubrió además un pequeño pariente de los cocodrilos (Junggarsuchus sloani); el dinosaurio con cuernos más antiguo (Yinlong downsi); uno de los tiranosaurios más antiguos (Guanlong wucaii); y varios esqueletos de un nuevo dinosaurio ceratosaurio sin dientes poco habitual (Limusaurus inextricabilis).
Imagen de cabecera: Walking with Dinosaurs. The Arena Spectacular. © 2018 WWD Ltd. Walking with Dinosaurs is a trademark of the British Broadcasting Corporation © BBC 2018.
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Blas Matamoro
Manuel Rodríguez Yagüe
