Las aves pueden volar, al menos la mayoría. Las aves no voladoras, como los pingüinos y las avestruces, han desarrollado estilos de vida que no requieren el vuelo. Sin embargo, los científicos desconocen muchas cosas sobre las diferencias entre las alas y las plumas de las aves no voladoras y las de sus primos voladores.

En un nuevo estudio publicado en la revista PNAS, los científicos examinaron cientos de aves de colecciones de museos y descubrieron un conjunto de características de las plumas que todas las aves voladoras tienen en común. Estas «reglas» proporcionan pistas sobre cómo los dinosaurios antepasados de las aves modernas desarrollaron por primera vez la capacidad de volar y qué dinosaurios eran capaces de hacerlo.

No todos los dinosaurios evolucionaron hasta convertirse en aves, pero todas las aves vivas son dinosaurios. Las aves pertenecen al grupo de dinosaurios que sobrevivieron al impacto de un asteroide contra la Tierra hace 66 millones de años. Mucho antes del impacto del asteroide, algunos miembros de un grupo de dinosaurios llamado Penneraptoranos empezaron a desarrollar plumas y la capacidad de volar.

Los miembros del grupo de los Penneraptoranos empezaron a desarrollar plumas antes de ser capaces de volar; el propósito original de las plumas podría haber sido el aislamiento o atraer a las parejas. Por ejemplo, Velociraptor tenía plumas, pero no podía volar.

Por supuesto, los científicos no pueden viajar en una máquina del tiempo al Cretácico para ver si los velocirraptores podían volar. En su lugar, los paleontólogos se basan en pistas de los esqueletos fosilizados de los animales, como el tamaño y la forma de los huesos de los brazos y las alas y las horquillas, junto con la forma de las plumas conservadas, para determinar qué especies eran capaces de volar. Por ejemplo, las largas plumas primarias de la punta de las alas de las aves son asimétricas en las que pueden volar, pero simétricas en las que no.

La búsqueda de pistas sobre el vuelo de los dinosaurios dio lugar a una colaboración entre Jingmai O’Connor, paleontólogo del Museo Field de Chicago, y Yosef Kiat, investigador postdoctoral del Field.

Yosef, un ornitólogo, estaba investigando rasgos como el número de tipos diferentes de plumas de las alas en relación con la longitud del hueso del brazo al que se unen, y el grado de asimetría en las plumas de vuelo de las aves, dijo O’Connor, conservador asociado de reptiles fósiles del museo, que se especializa en las aves primitivas. Gracias a nuestra colaboración, Yosef puede rastrear estos rasgos en fósiles que tienen entre 160 y 120 millones de años y, por tanto, estudiar la historia evolutiva temprana de las plumas.

Kiat emprendió un estudio de las plumas de todos los órdenes de aves vivas, examinando especímenes de 346 especies diferentes conservados en museos de todo el mundo. Al observar las alas y plumas de colibríes y halcones, pingüinos y pelícanos, observó una serie de rasgos constantes entre las especies que pueden volar. Por ejemplo, además de plumas asimétricas, todas las aves voladoras tenían entre 9 y 11 plumas primarias. En las aves no voladoras, el número varía mucho: los pingüinos tienen más de 40, mientras que los emús no tienen ninguna. Es una regla aparentemente simple que ha pasado desapercibida para los científicos.

Es realmente sorprendente que, con tantos estilos de vuelo que podemos encontrar en las aves modernas, todas compartan este rasgo de tener entre 9 y 11 plumas primarias, dice Kiat. Y me sorprendió que nadie pareciera haberlo descubierto antes.

Al aplicar la información sobre el número de plumas primarias al árbol genealógico general de las aves, Kiat y O’Connor descubrieron también que las aves tardan mucho tiempo en evolucionar hacia un número diferente de plumas primarias. Este rasgo sólo cambia tras largos periodos de tiempo geológico, afirma O’Connor. La evolución tarda mucho tiempo en actuar sobre este rasgo y cambiarlo.

Además de las aves modernas, los investigadores examinaron 65 especímenes fósiles que representaban 35 especies distintas de dinosaurios emplumados y aves extinguidas. Aplicando las conclusiones de las aves modernas, los investigadores pudieron extrapolar información sobre los fósiles. Básicamente, se puede observar la superposición del número de plumas primarias y la forma de esas plumas para determinar si un ave fósil podía volar y si sus antepasados podían hacerlo, explica O’Connor.

Por ejemplo, los investigadores se fijaron en el dinosaurio emplumado Caudipteryx. Caudipteryx tenía 9 plumas primarias, pero esas plumas son casi simétricas, y las proporciones de sus alas habrían hecho imposible el vuelo. Según los investigadores, es posible que el Caudipteryx tuviera un antepasado capaz de volar, pero esa característica se perdió cuando el Caudipteryx llegó a la escena. Dado que el número de plumas primarias tarda mucho tiempo en cambiar, el Caudipteryx no volador conservó sus 9 primarias. Mientras tanto, las alas de otros fósiles emplumados parecían listas para volar, incluidas las del ave más antigua conocida, Archaeopteryx, y las de Microraptor, un diminuto dinosaurio de cuatro alas que no es antepasado directo de las aves modernas.

Llevados un paso más allá, estos datos pueden informar a los científicos sobre los orígenes del vuelo de los dinosaurios. Hace poco que los científicos se han dado cuenta de que las aves no son los únicos dinosaurios voladores, explica O’Connor. Y ha habido debates sobre si el vuelo evolucionó en los dinosaurios una sola vez, o varias veces por separado. Nuestros resultados aquí parecen sugerir que el vuelo sólo evolucionó una vez en los dinosaurios, pero tenemos que reconocer realmente que nuestra comprensión del vuelo en los dinosaurios apenas está comenzando, y es probable que todavía estemos pasando por alto algunas de las primeras etapas de la evolución de las alas emplumadas.

Nuestro estudio, que combina datos paleontológicos basados en fósiles de especies extinguidas con información de aves que viven en la actualidad, aporta interesantes conocimientos sobre las plumas y el plumaje, una de las novedades evolutivas más interesantes entre los vertebrados. Así, nos ayuda a conocer la evolución de estos dinosaurios y pone de relieve la importancia de integrar conocimientos de distintas fuentes para comprender mejor los procesos evolutivos, afirma Kiat.

Los dinosaurios terópodos, incluidas las aves, son uno de los linajes de vertebrados más exitosos de nuestro planeta, afirma O’Connor. Una de las razones de su éxito es el vuelo. Otra de las razones son probablemente sus plumas, porque son estructuras muy versátiles. Así que cualquier información que pueda ayudarnos a entender cómo coevolucionaron estas dos importantes características que condujeron a este enorme éxito es realmente importante.


Fuentes

Field Museum | Yosef Kiat, Jingmai K. O’Connor, Functional constraints on the number and shape of flight feathers. PNAS 121 (8) e2306639121, doi.org/10.1073/pnas.2306639121


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