¿Cómo empezaron a volar las aves?

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En 1993, Parque Jurásico inspiró a Stephen Brusatte, de 9 años, a convertirse en paleontólogo, de modo que Brusatte estaba encantado de asesorar a los productores de Jurassic World: Dominio, del año pasado, acerca de lo que los científicos habían aprendido sobre los dinosaurios desde que él period niño.

A Brusatte le alegró especialmente ver en la pantalla uno de los descubrimientos más importantes: dinosaurios que tenían plumas; sin embargo, a juzgar por los correos electrónicos que ha recibido, algunos espectadores no compartieron su entusiasmo.

“Mucha gente pensó que period un invento”, dijo Brusatte, profesor de la Universidad de Edimburgo. “Pensaron que eran unos cineastas intentando hacer una locura”.

Lejos de ser una locura, los dinosaurios emplumados se convirtieron en un hecho bien establecido, gracias en gran parte a un tesoro de fósiles valiosos que fueron desenterrados en el noreste de China desde mediados de la década de 1990. Ahora, Brusatte y otros paleontólogos intentan determinar con exactitud cómo fue que los dinosaurios emplumados alcanzaron el vuelo propulsado y se convirtieron en las aves que vuelan en la actualidad, un misterio evolutivo que se remonta a más de 150 millones de años.

La primera gran pista sobre el origen de las aves se encontró en 1861, cuando los trabajadores de una cantera de Solnhofen, Alemania, hallaron el fósil espectacular de un ave de 145 millones de años que recibió el nombre de Archaeopteryx. Tenía alas emplumadas como las aves actuales, pero también rasgos propios de los reptiles, como dientes, garras y una cola larga y huesuda.

Charles Darwin, que dos años antes había publicado El origen de las especies, quedó encantado. El Archaeopteryx se parecía a lo que Darwin habría predicho si las aves hubieran evolucionado a partir de antepasados reptiles. “Para mí es un gran caso”, le dijo a un amigo.

Por grandioso que fuera, el Archaeopteryx no cerraba el caso. Por ejemplo, no reveló qué grupo de reptiles dio origen a las aves, ni cómo esos antepasados desarrollaron alas a partir de la nada.

En la década de 1970, John Ostrom, paleontólogo de la Universidad de Yale, identificó similitudes en los esqueletos de aves y dinosaurios terrestres llamados terópodos, un grupo que incluye al velociraptor y al Tiranosaurio rex, pero ningún fósil de terópodo conservaba alas, y mucho menos plumas. Sin más pruebas, Ostrom y otros paleontólogos discutieron acaloradamente durante décadas sobre el origen de las aves.

En 1996, Pei-ji Chen, paleontólogo del Instituto de Geología y Paleontología de Nankín, China, acudió a una reunión de paleontología en el Museo Estadounidense de Historia Pure de Nueva York, donde le entregó un paquete de fotografías a Ostrom.

Las imágenes mostraban un fósil de dinosaurio con una franja de lo que parecían ser plumas rudimentarias. Ostrom estaba tan asombrado que tuvo que sentarse.

El fósil de 125 millones de años de antigüedad, conocido actualmente como Sinosauropteryx prima, procedía de la provincia de Liaoning, en el noreste de China. Estaba conservado a la perfección en un manto de ceniza comparable a los que se encuentran en Pompeya. Desde entonces, ha surgido un flujo constante de fósiles de dinosaurios emplumados en la región.

“Ahora hay muchos miles de dinosaurios emplumados”, aseveró Brusatte.

A medida que aparecieron más fósiles, los paleontólogos se dieron cuenta de que los terópodos no eran los únicos dinosaurios con plumas. Otras especies tenían versiones sencillas, que se parecían más a alambres que a la compleja purple de filamentos entrelazados de las plumas de las aves actuales.

Los paleontólogos sospechan ahora que el antepasado de todos los dinosaurios tenía plumas. Y descubrimientos recientes apuntan a que las plumas precedieron a los dinosaurios.

Los parientes más cercanos de los dinosaurios eran los pterosaurios, que volaban como murciélagos con membranas que se extendían desde las manos hasta los costados. Resultó que también tenían plumas simples.

Las primeras plumas simples podrían haber servido originalmente como aislante. Es posible que los dinosaurios más grandes pudieran utilizar el gran volumen de sus cuerpos para retener el calor, razón por la que parecen haber perdido las plumas, al igual que los elefantes han perdido la mayor parte de su pelo.

En los terópodos, en cambio, evolucionaron plumas más elaboradas. Algunas parecían pelusa. Otras desarrollaron plumas complejas que podían formar láminas: las primeras alas.

Los terópodos no podían utilizar sus primeras alas para volar. Algunas especies del tamaño de un caballo tenían alas del tamaño de una pantalla de computadora portátil. Brusatte especuló que los dinosaurios utilizaban estas plumas más elaboradas como exhibición durante el cortejo.

Hace 160 millones de años, los terópodos se habían convertido en una extraña colección de figuras emplumadas. Julia Clarke, paleontóloga de la Universidad de Texas, y sus colegas han estudiado los fósiles de una especie sorprendente y extraña llamada Caihong juji, descubiertos en la provincia china de Hebei. Los pigmentos fosilizados de las plumas sugieren que su cuerpo period negro, mientras que su cabeza y hombros eran del colour de un arcoíris iridiscente.

Es difícil saber cómo los Caihong juji utilizaban sus plumas. Las aves modernas tienen plumas asimétricas en las alas, que ayudan a dirigir el flujo de aire para generar sustentación, pero el Caihong juji solo tenía plumas asimétricas en la cola.

Es posible que los terópodos utilizaran principalmente las plumas para elevarse mientras corrían. Esa capacidad podría haberles permitido subir pendientes más rápido o incluso escalar los costados de los árboles. Los dinosaurios emplumados como el Caihong juji carecían de los músculos necesarios para volar como las aves, pero podrían haber saltado y planeado de formas que los científicos aún no han descubierto.

“Estos organismos son extraños y creo que desafían nuestra lógica”, dijo Jingmai O’Connor, paleontóloga del Museo Area de Chicago.

Los dinosaurios emplumados eran algo más que intermediarios en la evolución hacia las aves tal como las conocemos. Sobrevivieron durante decenas de millones de años. “Period evidente que eran buenos en lo que hacían”, dijo Clarke.

El Archaeopteryx pertenecía a una rama del árbol de los dinosaurios que se adaptó posteriormente para volar distancias más largas, pero los paleontólogos siguen teniendo opiniones divididas respecto a su capacidad para volar. Aunque el Archaeopteryx tenía plumas asimétricas en las alas, carecía de un esternón que pudiera sostener músculos de vuelo poderosos.

Después, hace unos 130 millones de años, las aves primitivas se dividieron en dos grandes ramas, que evolucionaron de manera independiente hasta convertirse en voladoras. El linaje que dio lugar a todas las aves vivas se conoce como ornitomorfas; sin embargo, fue la otra rama, la de las enantiornitas, la que dominó los cielos durante decenas de millones de años.

A nivel superficial, las enantiornitas se parecen mucho a los pájaros actuales, pero O’Connor y sus colegas están descubriendo una biología extraña en su inside.

Por ejemplo, las aves vivas suelen nacer sin plumas o solo con una pelusilla alborotada, y luego les crecen las plumas por todo el cuerpo. En la edad adulta mudan las plumas poco a poco, de manera que nunca pierden el pelaje que mantiene el calor de su cuerpo.

No obstante, las aves enantiornitas parecen haber desarrollado las plumas de una manera radicalmente distinta, como sostienen O’Connor y sus colegas en un estudio reciente. Eclosionaron con el cuerpo desnudo, pero con las alas emplumadas por completo. A medida que maduraban, les crecía plumaje en el cuerpo, pero de adultas mudaron todas las plumas de una sola vez; así que tenían que sobrevivir sin su plumaje aislante hasta que les crecieran las plumas nuevas.

Este linaje de aves sobrevivió hasta hace 66 millones de años, cuando un asteroide impactó contra la Tierra. Desaparecieron aproximadamente tres cuartas partes de todas las especies del planeta, incluidos todos los dinosaurios emplumados, excepto los ornitomorfos.

O’Connor y otros paleontólogos investigan por qué esas aves sobrevivieron cuando desaparecieron todos los demás reptiles emplumados. Los restos del impacto provocaron incendios generalizados, seguidos de oscuridad y un descenso de las temperaturas. Los ecosistemas terrestres colapsaron. Es possible que, los dinosaurios emplumados que se alimentaban de hojas o animales pequeños hayan muerto de hambre, pero las aves habían desarrollado picos que les permitían comer las enormes cantidades de semillas enterradas en el suelo.

O’Connor cree que también influyeron otros factores. Después de prosperar durante 70 millones de años o más, las enantiornitas se volvieron repentinamente vulnerables en el clima frío después del asteroide, cuando mudaron todas sus plumas a la vez.

“Si los sometemos a un invierno de impacto, en el que las temperaturas globales han disminuido y hay escasez de recursos, los vamos a llevar al límite”, concluyó O’Connor.

Carl Zimmer es el autor de la columna Orígenes. Ha publicado 14 libros, entre ellos Life’s Edge: The Search For What It Means To Be Alive. @carlzimmer



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