Lo de las plumas y los dinosaurios es, por decirlo de alguna manera, una historia complicada. Los primeros indicios de que esos gigantescos bichos estaban emplumadosdatan de 1864; sin embargo, a nadie le importó demasiado. Y, en el fondo, esa es la explicación de que en nuestra cabeza un velocirraptor se parezca más a un lagarto asesino que a un pollo desbocado.
Un problema de imaginación. Porque, al principio, fue un problema de (falta de) imaginación. Basta con echarle un vistazo a las enormes esculturas de dinosaurios que instaló el gobierno británico en la nueva localización del 'Crystal Palace' de Londres en 1854 para ver que, por muy rigurosos que trataran de ser aquellos protopaleontólogos (y, por lo que sabemos, Benjamin Waterhouse Hawkins y Richard Owen lo intentaron), su trabajo se resumía en coger los huesos del registro fósil (los pocos que había) y ordenarlos como podían. A menudo, con otro animal vivo en mente.
A nadie se le pasó por la cabeza que esos enormes conjuntos de huesos tuvieran nada que ver con los pájaros y, por ende, a nadie se les ocurrió que eso de las plumas tuviera el menor de los sentidos. De hecho, no fue hasta que en las últimas dos décadas, las especies de dinosaurios emplumados empezaran a ser cada vez mayores en número cuando empezamos a tomarnos en serio el debate. Ahora, con muchos más descubrimientos encima de la mesa, es un debate superado.
Sí, los dinosaurios tuvieron plumas (o algo así). Es verdad, que no todos las tenían, pero la evidencia de los tejidos blandos de los últimos años ha roto con la imagen monolítica que teníamos de ellos. La discusión, ahora, tiene más que ver con cómo eran esas plumas.
Una extinción y yo con estas... ¿plumas? En el caso de los pterosaurios, por ejemplo, se ha debatido mucho si sus "pelajes esponjosos" (unas fibras similares a pelos llamadas 'picnofibras') característicos eran o no verdaderas plumas. Hoy se publica en 'Nature' un estudio de Maria McNamara, Aude Cincotta y su equipo en el que se analiza una cresta craneal muy bien conservada de un pterosaurio que vivió hace 113 millones de años en Brasil.
Reconstrucción artística del Tupandactylus imperator
Y precisamente ahí han encontrado dos tipos de "plumas": unos monofilamentos pequeños y no ramificados, por un lado; y unas estructuras ramificadas más grandes que tienen un parecido bastante importante con las plumas de las aves modernas. A la luz de esto: la reconstrucción del Tupandactylus imperator es realmente sorprende.
Y más allá de lo visual, se trata de un hallazgo fundamental para ordenar evolutivamente la historia del plumaje, es cierto. Pero, aún y con todo, eso no es lo más interesante. Si nos hubiéramos quedado ahí, nos hubiéramos perdido una pieza clave.
Detalle de los melanosomas
Cuando las plumas no servían para volar. Lo más interesante es que en esa misma cresta craneal han podido examinar las estructuras productoras de pigmento (melanosomas) que tenían esos pterosaurios. Por su forma, todo parece indicar que proporcionaban color a las plumas de la misma forma que lo hacen las aves en la actualidad.
Y digo que es lo más interesante porque, aunque parece claro que en estos animales las plumas no se usaban para volar, sí es cierto que parecen tener una función clara de comunicación visual. Hablamos de una clave interpretativa que alumbra el origen y la selección de las plumas. Y resulta curiosísimo que el origen del plumaje sea realmente ese ('colorear' los animales) y que solo más tarde ganara sentido a nivel práctico. Toda una oda de la Naturaleza a la (aparente) inutilidad.
La famosa pluma fósil.Imagen: Museum für Naturkunde
Una pluma fosilizada encontrada hace 159 años en Alemania ha vuelto al centro de atención paleontológica, con una nueva investigación que declara que la pluma proviene del Archaeopteryx, que parece un ave, para disgusto de los científicos disidentes.
Cuando se encuentra fuera de contexto, un fósil de plumas aislado presenta un serio dolor de cabeza para los paleontólogos. Tal es el caso de una pluma de 150 millones de años encontrada en una cantera de piedra caliza alemana en 1861. Sin un marco de referencia, los científicos no podían decir a qué especie pertenecía este fósil, la primera pluma de dinosaurio jamás descubierta, o incluso de qué parte del cuerpo proviene.
Con el descubrimiento de un fósil de Archaeopteryx unos años más tarde, los científicos naturalmente vincularon los dos. Esta conexión no fue del todo indignante, ya que los científicos modernos encontraron otras razones para conectar el icónico dinosaurio parecido a un pájaro con la pluma aislada. Archaeopteryx, que se remonta al Jurásico, representa una especie de enorme importancia, ya que destacó un vínculo evolutivo importante entre los dinosaurios y las aves.
Impresión artística de un esqueleto de Archaeopteryx, incluida una pluma encubierta primaria que cae.Imagen: Ryan Carney
El año pasado, unartículode investigación escrito en coautoría por el paleontólogo Michael Pittman de la Universidad de Hong Kong arrojó una sombra seria sobre esta suposición, concluyendo que la pluma aislada pertenece a algún “dinosaurio emplumado desconocido” y ciertamente no alArchaeopteryx.
No tan rápido, declara un equipo internacional de científicos dirigido por la Universidad del Sur de Florida. Su nuevo artículo, publicado hoy en Scientific Reports, sostiene que, de hecho, la pluma pertenece a Archaeopteryx, como se suponía anteriormente. El nuevo estudio fue impulsado por afirmaciones hechas en el artículo de Pittman y por otros artículos recientes escritos sobre el tema, como explicó Ryan Carney, el primer autor del nuevo artículo y biólogo de la USF, en un correo electrónico.
“Queríamos abordar formalmente los errores y dejar las cosas claras (fósiles), por así decirlo”, escribió Carney. “Además, yo era un nerd de los grandes debates en la escuela secundaria, así que disfruto este tipo de cosas”.
Carney y sus colegas analizaron nueve aspectos diferentes de la pluma fosilizada, prestando especial atención a la pluma larga. Luego, estos detalles se compararon con características anatómicas similares observadas en las aves modernas. El equipo también estudió los fósiles esqueléticos de Archaeopteryx, de los cuales se sabe que existen 13. Los investigadores examinaron “cada pluma de cada fósil de Archaeopteryx, cada púa de la pluma aislada y cada pieza de literatura relevante sobre la pluma desde el siglo XIX hasta la actualidad”, dijo Carney.
Un componente central del nuevo artículo es una característica anatómica conocida como primaria. En las aves, las primarias son el grupo más corto de plumas escondidas cerca del borde superior de un ala, superponiéndose a las plumas primarias más largas que se usan para volar y planear. El fósil de plumas aislado parece ser una primaria, una que es idéntica en tamaño y forma a las que se ven en la superficie superior del ala del Archaeopteryx, según la investigación. Como evidencia adicional, el equipo señala que la pluma fósil se encontró cerca del mismo sitio en Alemania que produjo cuatro esqueletos de Archaeopteryx.
Según la evidencia disponible, “la conclusión más empírica y parsimoniosa es que esta pluma representa una tapadera primaria del ala antigua de Archaeopteryx”, escribieron los autores en su estudio.
En términos de otros hallazgos interesantes, los investigadores creen que la pluma provino del ala izquierda del animal, y un análisis de melanosomas preservados (estructuras de pigmentos a microescala) sugiere que toda la pluma era de color negro mate, lo que contradice investigaciones anteriores que afirman que las plumas de Archaeopteryx tenían un patrón ligero.
El dibujo de 1862 de la pluma fósil mostrando una pluma asumida.Imagen: T. G. Kaye et al., 2019
Es importante señalar que el equipo de Carney no analizó en realidad el fósil en sí, sino más bien un escaneo digital de alta resolución de un dibujo hecho del fósil. El paleontólogo alemán Hermann von Meyer creó el rastro de tamaño natural del fósil en 1862 utilizando un espejo de dibujo. El escaneo digital permitió “mediciones más precisas y certeras”, escribieron los autores.
Por el contrario, el equipo de Pittman, que incluía a Thomas Kaye de la Fundación para el Avance Científico de Arizona, utilizó una técnica llamada fluorescencia estimulada por láser (LSF) para crear un “halo” químico de la pluma, lo que permitió al equipo ver características en el fósil que de lo contrario, sería invisible. También se realizó un análisis comparativo de todos los especímenes conocidos de Archaeopteryx que conservan plumas. Los científicos habían identificado previamente la pluma como una primaria de Archaeopteryx, pero el equipo de Pittman y sus colegas sintieron que sus datos descartaban esa posibilidad.
La pluma como se ve con fluorescencia estimulada por láser.Imagen: T. G. Kaye et al., 2019
Cuando se le pidió que comentara sobre el nuevo artículo, Pittman dijo que su equipo “ni siquiera consideró usar un dibujo, ya que la imagen de LSF y el fósil nos muestran datos primarios”, y agregó que las discrepancias de datos resultantes que se ven en los dos artículos “provienen del uso de dos fuentes de datos.” Como ejemplo, Pittman señaló una línea perfectamente centrada en el dibujo de 1862, que no aparece centrada en la imagen LSF. Puede que no parezca mucho, pero incluso la característica más pequeña puede influir en cómo se interpretan otras partes de la pluma, dijo. Pittman cree que “la ciencia habría sido más útil” si Carney y sus colegas “usaran todos los datos disponibles y crearan barras de error” para tener en cuenta las posiciones más probables de ciertas características.
Carney, por otro lado, siente que este debate finalmente se ha resuelto.
“Dada la naturaleza aislada de la pluma, nunca podemos tener una certeza absoluta del 100%”, dijo, pero la “montaña de evidencia habla por sí misma”. Es más, no hay “otros dinosaurios emplumados conocidos en ese momento y lugar que tengan algo que se acerque a la etapa avanzada de plumas de vuelo que representa esta pluma aislada”, agregó.
Correcto, pero las preocupaciones de Pittman no carecen de justificación. La fuente de esta pluma sigue siendo claramente controvertida, por lo que es de esperar que las investigaciones futuras resuelvan este debate de una forma u otra.
Puede sonar superfluo dedicar tanto tiempo y energía a una sola pluma, pero como señaló Carney, ningún dinosaurio con plumas conocido, aparte del Archaeopteryx, puede explicar este fósil en la actualidad. Y si Pittman tiene razón, que pertenece a una especie desconocida, significa que hay algunos fósiles importantes que aún esperan ser descubiertos.
Los fósiles de 'D. unamakiensis' encontrados en CanadáUNIVERSIDAD DE CARLETON
Hace 300 millones de años, la atmósfera terrestre tenía casi el doble de oxígeno que ahora y el mundo posible era fascinante. Ciempiés de dos metros y medio de largo como el Arthopleura convivían con las Meganeura, libélulas descomunales con 70 centímetros de envergadura. A su alrededor, crecían árboles que superaban los 40 metros, desde el mar, los anfibios comenzaban la invasión de tierra firme y allí empezaron a desarrollarse los reptiles. En aquel periodo, conocido como Carbonífero porque fue entonces cuando se formaron los depósitos de la roca que hizo posible la Revolución Industrial, se produjo, posiblemente, un hito histórico en la evolución animal.
En un yacimiento cercano a la localidad de Sidney, en la costa este de Canadá, se encontraron recientemente los restos fosilizados de lo que parece una trágica escena familiar. Dos esqueletos (parecidos a una pareja de lagartos) de una especie de sinápsidos bautizada como Dendromaia unamakiensis yacen entrelazados en el interior del tocón de un árbol que podría ser su guarida. En un trabajo que se publica hoy en la revista Nature Ecology & Evolution, la investigadora de la Universidad de Carleton en Ottawa (Canadá) Hillary Maddin y su equipo describen cómo el individuo pequeño parece protegerse con los cuartos traseros del mayor, que le rodea con su cola. Ambos perecieron repentinamente, sepultados y quedando en la posición en que fueron encontrados 309 millones de años después.
Reconstrucción del Heleosaurus, la segunda especie conocida que cuidaba de sus críasGHEDOGHEDO
Hoy, que los progenitores cuiden de sus crías es una estrategia habitual entre muchas especies de vertebrados. Ese tipo de comportamiento puede ser costoso para los padres, que tienen que repartir con los pequeños el alimento que encuentran y enfrentarse a peligros para defenderles. Pero parece que a muchas especies les compensa. Hasta ahora, el ejemplo de cuidado paterno más antiguo que se conoce es el de otro sinápsido, el Heleosaurus scholtzi, que vivió en Sudáfrica durante el Pérmico, unos 40 millones de años después que el animal que se presenta hoy.
Reconstruir el origen de este tipo de comportamiento es complicado, porque no es habitual encontrar a padres e hijos fosilizados juntos en un gesto último que pueda considerarse una evidencia válida de que compartían ese tipo de relación. En este caso, el lugar en el que fueron hallados, junto a la raíz de un árbol que podía hacer de guarida, se parece a los refugios en los que animales similares que existen hoy cuidan de sus crías. Lo mismo sucede con el acto de proteger al pequeño con el cuerpo y ocultarlo con la cola. Este comportamiento se ha encontrado, además de en animales modernos, en fósiles de Heleosaurus y en los sinápsidos del Triásico, que comienza hace 250 millones de años, Galesaurus y Thrinaxodon.
El interés por conocer el origen y la evolución de los animales que cuidan de sus crías está también relacionado con comprender la historia evolutiva de los mamíferos, que aparecieron hace algo más de 200 millones de años y son un tipo de animales en los que el cuidado materno es fundamental ya que todos los bebés necesitan la leche de sus madres para sobrevivir. En este sentido, en otro artículo que se publica hoy en Nature Ecology & Evolution, David Ford y Roger Benson, de la Universidad de Oxford, plantean que los animales como D. unamakiensis no son ancestros de los mamíferos, como se piensa ahora, sino que están relacionados con otro grupo conocido como diápsidos, que dio lugar a los cocodrilos, los lagartos, las tortugas o las aves. La aparición de nuevos fósiles será necesaria para seguir reconstruyendo un árbol genealógico de la vida que se vuelve borroso cuando se retrocede millones de años en el tiempo profundo de la historia terrestre
La capacidad de autorregular la temperatura corporal en aves ymamíferos se considera una de las transiciones más importantes en la evolución de los vertebrados y fue fundamental para su supervivencia en diferentes ambientes. Pero el cómo y el porqué del desarrollo de la endotermia sigue siendo controvertido.
Según un nuevo estudio publicado hoy en Science Advances, la reducción del tamañode los dinosaurios a medida que evolucionaron hacia las aves actuales correspondió con un aumento en su metabolismo que, gradualmente, permitió a los organismos regular su propia temperatura corporal.
Los resultados podrían explicar la evolución de la endotermia o los comúnmente conocidos como animales de sangre caliente. Esta forma de generar calor implica medios metabólicos y, por tanto, conlleva costos de energía mucho más altos que en la ectotermia -los animales de sangre fría- donde la temperatura corporal está determinada por el ambiente y regulada mediante comportamientos como tomar el sol o mantenerse a la sombra.
Aunque energéticamente costosa, “la sangre caliente” tiene muchos beneficios, como permitir vivir en un rango geográfico más amplio y así posibilitar una mayor movilidad, resistencia y tolerancia a condiciones más duras. Sin embargo, dado que la evolución de la endotermia ha dejado pocas huellas en el registro fósil, es complicado para los científicos comprender sus orígenes.
Los investigadores estimaron el tamaño de terópodos, un grupo de dinosaurios con tres dedos (Userb4093267_225 / Getty Images/iStockphoto)
“Para entender cómo, cuándo y por qué surgió la endotermia durante la evolución de las aves y mamíferos, se deben considerar dos preguntas fundamentales: cuáles son los costos y beneficios de esta estrategia en comparación con la ectotermia y, en qué condiciones se favorecerá la transición hacia la endotermia”, apuntan los autores en el artículo.
Para responder a ambas cuestiones, Enrico Rezende, profesor de Ecología Funcional y Evolutiva en la Pontificia Universidad Católica de Chile, y sus colegas reconstruyeron la evolución de las tasas metabólicas a lo largo del linaje de dinosaurios que dio lugar a las aves.
Los investigadores combinaron un modelo de transferencia de calor en función de la temperatura corporal y la del ambiente con estimaciones del tamaño de terópodos, un tipo de dinosaurios de tres dedos, entre los que se encuentra el conocido Tyrannosaurus rex. Así conocerían el gasto metabólico de los ancestros de las aves.
Consideraron 10.000 tamaños de cuerpo que abarcaban desde los 10 gramos hasta los 100.000 kilogramos, el rango de los pesos observados dentro de la filogenia de los terópodos. El resultado final fue la distribución en función del tamaño del aumento en el metabolismo requerido para expandir la temperatura del ambiente en la que poder habitar en 1°C.
Ilustración de los distintos gastos energéticos en función del tamaño (Mauricio Alvarez)
Los investigadores encontraron que las tasas metabólicas aumentaron constantemente durante la mayor parte de entre los periodos del Jurásico Temprano y Medio (hace aproximadamente entre 180 y 170 millones de años).
Sus modelos indican que un dinosaurio de sangre caliente necesitaría reducir su tamaño 8,55 veces para alcanzar los mismos requerimientos de energía que un ectotermo del mismo tamaño original, lo que significa que un pájaro de 43,3 kilogramos tendría los mismos requerimientos de energía que su ancestro dinosaurio de 370 kilogramos .
Los datos mostraron un gradiente de niveles metabólicos en la filogenia terópoda. Mientras que los terópodos más antiguos exhibirían menores tasas metabólicas, los linajes más recientes probablemente fueron decentes reguladores de su temperatura corporal con un metabolismo elevado.
Para Rezende y sus colegas los resultados sugieren que una reducción en el tamaño permitió la regulación interna de la temperatura corporal al evitar tanto gasto energético, maximizando la expansión del nicho térmico -la horquilla de temperaturas en las que pueden vivir- al tiempo que evitaba los costos de los elevados requisitos de energía.
“Las hipótesis detalladas derivadas de nuestro modelo, con respecto a la variación en los niveles metabólicos a través de los linajes de terópodos, pueden ser fácilmente puestas a prueba y deben estar sujetas a un escrutinio adicional”, dijeron los investigadores en un comunicado.
Para los autores, estos análisis proporcionan una secuencia temporal tentativa de las transiciones clave en la evolución que resultaron en la aparición de pequeños dinosaurios voladores, endotérmicos y con plumas
Lee en Materia las últimas noticias sobre nuestro origen. Se trata de un conjunto de huellas que dejaron unos gusanos segmentados hace 550 millones de años, en tiempos de la llamada fauna de Ediacara. En el caso más interesante, el gusano y su huella han fosilizado juntos, en lo que supone una evidencia elocuente del origen animal de esos rastros. Y la fecha de datación es importante, porque 550 millones de años atrás es claramente antes de la explosión cámbrica, que empezó hace 540 millones de años y produjo, en un singular rapto de creatividad evolutiva, casi toda la variedad exuberante de planes de diseño animal que vemos a nuestro alrededor. Incluido el nuestro, que es diseño de los cordados, precursores de los vertebrados.
¿Son auténticos precursores de los animales de la explosión cámbrica, es decir, de nosotros? ¿O fueron una especie de experimento evolutivo inicial que no tuvo continuidad?
El periodo de Ediacara (635-541 millones de años atrás) recibe el nombre de las colinas de Ediacara en el sur de Australia, donde aparecieron en 1946 los primeros fósiles del periodo, pero el mismo tipo de organismos dejaron muestras fosilizadas en otros lugares del mundo, como el depósito de China publicado ahora. La interpretación de estos fósiles, sin embargo, tiene dividida a la comunidad paleontológica. ¿Son auténticos precursores de los animales de la explosión cámbrica, es decir, de nosotros? ¿O fueron una especie de experimento evolutivo inicial que no tuvo continuidad? Aunque hay paleontólogos como Simon Conway-Morris, un especialista en la explosión cámbrica, que llevan 20 años sosteniendo lo primero, la segunda opción se apoya en las formas extrañas que revelan los fósiles de Ediacara: discos con radios o estructuras concéntricas, cosas vagamente parecidas a hojas de helechos, morfologías fractales, organismos con brazos que recuerdan a galaxias espirales y masas más bien amorfas e inclasificables. Realmente, no parecen las morfologías precursoras de los animales de la explosión cámbrica.
Pero el nuevo gusano,Yilingia spiciformis, sí que podría serlo perfectamente. Está segmentado, como nosotros, tiene simetría bilateral, como nosotros, y es obvio que era capaz de moverse por el fondo marino. SiYilingiaes realmente un precursor de los animales propiamente dichos, puede aportar un notable respiro gradualista a las aparentes brusquedades de la explosión cámbrica. Diez millones de años para que evolucionaran todos esos planes de diseño de la explosión puede parecer poco, pero la geología del planeta estaba experimentando cambios notables en la época, y tal vez un incremento relativamente rápido de la concentración de oxígeno. En esas condiciones, la evolución puede generar novedades en tiempos bastante cortos, bajo el lema “cambia o muere”. Esta es la importancia de los nuevos fósiles
Paleontólogos de la Universidad de Alberta (Canadá) han descubierto una nueva especie de lagarto, bautizada como Gueragama Sulamericana, en el municipio de Cruzeiro do Oeste en el sur de Brasil, en los afloramientos rocosos de un desierto Cretácico Tardío de hace aproximadamente 80 millones de años. El estudio se publica en la revista Nature Communications.
Esta nueva especie de lagarto es la primera del grupo conocido como acrodonta (cuyos dientes se fusionan en la parte superior de sus mandíbulas) hallada en América del Sur, lo que sugiere que los dos grupos de lagartos antiguos existentes del Viejo y Nuevo Mundo se distribuyeron por todo el planeta antes de la ruptura definitiva de Pangea.
"Las cerca de 1.700 especies de iguanas existentes están restringidas casi sin excepción al Nuevo Mundo, sobre todo desde el sur de los EE UU hasta la punta de América del Sur", dice Michael Caldwell, profesor de ciencias biológicas de la Universidad de Alberta y uno de los autores del estudio.
Sin embargo, los parientes más cercanos de las iguanas, como los camaleones y dragones barbudos, pertenecen todos al Viejo Mundo.
"La evolución del grupo es mucho más antigua de lo que se había pensado previamente. Esto significa que podemos remontar el origen de los acrodonta a hace 80 millones de años en América del Sur. Ahora necesitamos centrarnos en unidades mucho más antiguas de roca para ver si nos encontramos con el siguiente paso en el proceso".
Los restos fósiles de un Viejo Mundo
La distribución de las plantas y los animales desde el Cretácico superior reflejan la historia de Pangea cuando era un supercontinente.
"El fósil Gueragama Sulamericana demuestra que su grupo es antiguo y que probablemente su origen está en el sur de Pangea. Después de la ruptura, los acrodonta y los camaleones predominaron en el Viejo Mundo, y los lagartos iguánidos surgieron de este linaje acrodonta que quedó aislado en América del Sur, dice Caldwell.
Lo que por entonces era Sudamérica permaneció aislado hasta hace unos cinco millones de años, cuando se topó con América del Norte y se produjo un intercambio de organismos entre el norte y el sur.
“Fue como una especie de Arca de Noé flotando durante un tiempo muy largo, 100 millones de años. Este es un lagarto del Viejo Mundo en el Nuevo Mundo en un momento en que no esperábamos encontrarlo. Responde a algunas preguntas acerca de los lagartos iguánidos y su origen”, añade el investigador.
Tiago Simoes, autor principal del trabajo apunta: "Al igual que con muchos otros descubrimientos científicos, este plantea una serie de preguntas que no hemos considerado anteriormente. Esboza una serie de preguntas sobre las rotaciones biogeográficas y faunísticas de gran interés, tanto para los paleontólogos como para los herpetólogos. Esperamos responderlas en el futuro".
Referencia bibliográfica:
Michael Caldwell et al. Nature Communications 26 de agosto de 2015
