¿Primero el huevo o la gallina?

Por Ari Iglesias

Destreza de los Dinosaurios y la evolución hacia las Aves.

¿Fue primero el huevo o la gallina? Esta pregunta tan discursiva entre los chicos de la escuela, es demasiado obvia para los biólogos. La respuesta rápida es: el huevo. Pero en esa simple respuesta están implícitas miles de características que hicieron que desde un “elemento individual reproductor protegido” (el huevo) evolucionara durante millones de años los caracteres que transformaron desde los peces, pasando por los anfibios a algunos reptiles y se llegara a las Aves (para nuestro ejemplo la gallina). En todo ese camino, el huevo también evolucionó, mejoró su cáscara para que sea impermeable (ante el nuevo ambiente de desecación que implicó la salida de un organismos del agua al aire), manteniendo un intercambio de gases para que pueda entrar el oxígeno desde el aire circundante (era más fácil en un ambiente acuático para los peces y anfibios), desarrolló la capacidad de separar los desechos del crecimiento del embrión dentro del mismo huevo (ya que desde los reptiles, el embrión crece mucho más y genera más excrementos) y por último y no tanto, generó una capa gruesa a modo de cáscara de protección que lo mantuviera más a salvo de ser aplastado o comido por animales.

Estas características adquiridas por los huevos de las aves no se hicieron solas, ni tampoco de repente. Se necesitó más de 300 millones de años de evolución (de otra manera: a prueba y error) para llegar a una forma tan perfecta -y un huevo frito tan rico-

El Archaeopterix y la evolución de las aves desde los dinosaurios

El famoso Archaeopteryx, es bastante viejo. No solo porque vivió hace millones de años, sino porque se conoció en una publicación del año 1861 (dos años después de que publicara Darwin “El origen de las especies”). Fue hallado en Alemania, en un yacimiento de fósiles excepcionales, donde se preservan no solo los huesos articulados, sino parte de la piel y los tejidos blandos (hoy convertidos en roca).

Lo fantástico del hallazgo del Archaeopteryx es que en un comienzo se habían hallado sus huesos desarticulados. Todos los paleontólogos coincidían en que se trataba de otro pequeño dinosaurio terópodo de cuerpo grácil y con sus manos algo reducidas. El hallazgo particular de un esqueleto completo, articulado y preservando las alas completas lleno de plumas desde la cabeza hasta su larga cola, dejó atónitos a más de un científico. Era el primer dinosaurio emplumado que se hallaba. El fósil vino a reforzar muchas hipótesis que se tenían sobre el vínculo de estos reptiles con las aves.

En el Museo Paleontológico Bariloche se expone una réplica exacta del Archaeopteryx, hallado en rocas del Jurásico de Alemania. En él los visitantes siempre preguntan ¿por qué no es un ave lo que están viendo? Pues hay varias características que se pueden reconocer a simple vista sin tener que ser un experto: Primero, una de las cosas que más resalta es la larga cola llena de vértebras. Hoy en día ningún ave tiene tan larga cola; aunque sí pueden tener largas plumas, el rabo de las aves se encuentra muy reducido e incluido dentro de los huesos de su cintura. La cintura (cadera) de las aves también es un rasgo muy particular, todos sus huesos se encuentran fusionados e inmóviles, los del Archaeopteryx aún están sueltos y mucho más semejante a un dinosaurio terópodo que a un ave. Otra de las características que saltan a la visa es en sus mandíbulas, el Archaeopteryx tiene dientes; y hoy en día ningún ave los posee. Las aves desarrollan un pico córneo desde sus estadios embrionales (dentro del huevo). Científicos genetisistas (esos que manejan genes) han probado que si a embriones de pollos se les inhibe el desarrollo del pico córneo, las aves pueden desarrollar dientes; esto quiere decir que en sus genes (o lo que es lo mismo, en su historia evolutiva) las aves tienen la capacidad de tenerlos. De hecho, el registro fósil evidencia que algunas aves del pasado tenían dientes (como el famoso Pelagornis).

Otra de las características que pueden verse en el Archaeopteryx es que sus hombros se encuentran hacia delante, igual que en los dinosaurios. Las aves llevan sus “hombros” hacia atrás de su espalda, por encima de las costillas para poder batir las alas lo más ampliamente posible, eso les da la ventaja de un poderoso batir que logra levantar su cuerpo de la superficie. Para ese poderoso batir de alas, las aves también adquirieron el desarrollo de poderosos músculos pectorales (la pechuga) y esos músculos requirieron de un fuerte hueso que los contuviera: el esternón que se desarrolla como una “quilla” entre las pechugas. El Archaeopteryx no tiene esa quilla y su esternón es pequeño, es indicativo de que no tenía poderosos músculos voladores, por lo que sabemos que si bien externamente se parece a un ave no habría podido volar como una de ellas. A lo sumo, el Archaeopteryx podía planear como una ardilla voladora o utilizar los vientos para elevarse. Pero seguramente, esta posibilidad le permitía ser muy competitivo ante sus rivales o presas.

Este y otros muchos fósiles, vienen a probar que las aves, en realidad, son tan parecidas a los dinosaurios terópodos que en ocasiones (con huesos aislaos o fragmentos de fósiles) es casi imposible diferenciar uno de otros. Es más, un reciente hallazgo de un fósil de reptil de 220 millones de años de antigüedad en África, viene a dar con el origen común entre los dinosaurios, aves, pterosaurios y cocodrilos. En este mes (Abril) se ha presentado el Teleocrater, que es un reptil muy antiguo que reúne características basales de los reptiles. El estudio es muy importante ya que es un fósil “transicional” que prueba que todos esos grupos de animales tienen un origen común, del que hoy se conoce un fósil. En el estudio de ese animal (Revista Nature) participó el Dr. Martín Ezcurra, un paleontólogo joven del CONICET, que se especializa en el estudio y evolución de los dinosaurios.

¿De donde salen las plumas ?

Las plumas son piezas córneas ligeras, resistentes y generalmente alargadas que hoy cubren el cuerpo de las aves. Han sido cruciales para el éxito evolutivo de las aves, y están adaptadas a diversas funciones: vuelo, cortejo, aislamiento del frío y del agua, protección mecánica y camuflaje, entre otras. Existen diferentes tipos de plumas que cumplen diferentes funciones. Así, por ejemplo, el plumón (plumas de aspecto desordenado y suave) sirve como un excepcional aislante térmico, las plumas de vuelo son firmes y asimétricas para cortar el viento con el máximo aerodinamismo posible.

Pero si bien hoy definen al gran grupo de las aves, cuando vemos su presencia en otros grupos de animales extintos, dejan de ser una exclusividad de las aves para verse representadas mucho antes de que existieran las aves.

Luego del Archaeopteryx, los paleontólogos empezaron a encontrar cientos de dinosaurios terópodos emplumados por varios lugares del mundo. Con tantos fósiles por comparar, empezaron a armar una historia más detallada del origen de las plumas. Hoy se sabe que primero se desarrollaron como filamentos simples huecos y largos en los  dinosaurios terópodos. Luego, diferentes linajes de dinosaurios desarrollaron varios tipos de plumas en diferentes partes de su cuerpo, algunas parecidas al plumaje esponjoso de algunas aves actuales, otras a barbas ordenadas de forma simétrica. Otros terópodos portaban listones rígidos de filamentos anchos, nada parecidos a las plumas de las aves vivas.

Estudiando el desarrollo embrionario de un ave, también podemos ver el desarrollo histórico-evolutivo de las plumas en los reptiles: Todas las plumas de un polluelo de ave en desarrollo empiezan como cerdas que salen de la piel; es después que se separan en formas más complejas. En el embrión del ave, estas cerdas salen de segmentos de piel pequeños llamados placodas. Un aro de células de crecimiento rápido sobre la placoda forma una pared cilíndrica que crece y se convierte en la cerda (raquis) de la pluma.

Los reptiles también tienen placodas, pero en el embrión de un reptil (dentro del huevo) cada una intercambia genes que provocan que las células de la piel solo crezcan en el borde posterior de la placoda, lo que a la larga formará las escamas. La transición de escamas a plumas pudo depender de un cambio simple en las órdenes genéticas dentro de las placodas, lo que causó que sus células crecieran verticalmente a través de la piel en vez de horizontalmente. Una vez que los filamentos simples y huecos se desarrollaron, se necesitaron modificaciones menores para producir plumas cada vez más elaboradas en los terópodos hasta llegar a las aves.

Hasta hace poco se creía que las plumas aparecieron por primera vez en un miembro primitivo del linaje de los terópodos que nos lleva hasta las aves. Sin embargo, en 2009 paleontólogos chinos anunciaron el descubrimiento de un fósil con cerdas en la espalda, en la rama de los dinosaurios ornitisquios, un pariente mucho más lejano de las aves que los terópodos. Esto planteó la sorprendente posibilidad de que el ancestro de todos los dinosaurios tuviera plumas parecidas a cabellos, que algunas especies perdieron posteriormente, durante su evolución.

¿Son las aves los únicos animales que vuelan ?

Pues la respuesta es no. Todos conocemos a los murciélagos, que son mamíferos, pero también hay varios grupos que practican algo similar al vuelo desde diferentes grupos de animales. Existen “peces voladores”, también ardillas y hasta lagartijas planeadoras. Pero éstos solo pueden planear, extienden la superficie de su cuerpo como para aumentar el roce con el aire y de esa forma aminorar su caída. Desde este punto de vista, los únicos otros animales que adquirieron el vuelo fueron los insectos, y su historia se remonta a muchos millones de años antes que las aves (hace 400 millones de años), pero tiene un origen completamente diferente.

En el pasado, varios otros grupos de animales intentaron adquirir la capacidad del vuelo, algunos lo lograron, como un grupo muy raro de reptiles que se denominan Pterosaurios. Este grupo, logró volar gracias a la extensión de una membrana de piel entre los brazos y las patas. Llegaron a desarrollar muchísimas formas diferentes y a dominar el espacio aéreo en diferentes regiones del planeta. Llegaron a tener desde pequeñas formas gráciles que colectaban pequeños peces y camarones sobre la superficie del agua (como el Pterodaustro argentino, hallado en la provincia de San Luis) hasta gigantescas formas como el Quetzalcoatlus hallado en USA (del cual puede verse una reconstrucción en vida a escala en el “Parque Nahuelito” de Bariloche), que probablemente podrían haber colectado personas como en la película de Mundo Jurásico.

El origen de las plumas podría remontarse todavía más lejos si se confirma que la "pelusa" hallada en la impresión de la piel fósil de algunos pterosaurios son plumas primitivas, pues ahora se sabe que estos reptiles voladores comparten un ancestro todavía más antiguo con los dinosaurios. Todos ellos se extinguieron hace más de 65 millones de años y en su evolución no dieron origen a ningún otro grupo de animal, solo los conocemos por sus fósiles.

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