32. El Ensamblado de los Planes de organización corporal de los Vertebrados, Parte 4

10 de Octubre de 2013. Temas: Genética, Historia de la Vida

Nota: Esta serie de artículos ha sido concebida como una introducción básica a la ciencia de la evolución para no especialistas. Aquí se puede ver la introducción a esta serie o volver al índice aquí.

Foto: Davide Meloni [CC-BY-SA-2.0], via Wikimedia Commons)

En este artículo discutimos los orígenes de las aves, consideramos una de las “formas de transición” más famosas y que hace más tiempo que conocemos, el Archaeopteryx, un ave del ”grupo troncal”- y examinamos los descubrimientos más recientes que han esclarecido en gran medida un misterio de cien años de antigüedad.

A modo de breve recapitulación, en los últimos artículos de esta serie hemos rastreado los orígenes y diversificación de los vertebrados desde sus orígenes (pre)cámbricos, a través de los peces sin mandíbulas y de los peces mandibulados, y hasta el origen y diversificación de los tetrápodos (¿“ictiopodos”?¹) del “grupo troncal” de finales del Devónico.

Desde su origen como anfibios, los tetrápodos del “grupo corona” siguieron diversificándose y adquiriendo nuevos caracteres que podemos mencionar aunque sea sólo brevemente, tales como la transición clave a la puesta de los huevos en tierra, fuera del agua, con una membrana que separa al huevo de su ambiente terrestre (es decir, un huevo amniótico), y la subsiguiente diversificación de los amniotas en reptiles, aves y mamíferos, así como otra serie de linajes ya extinguidos, que conocemos sólo por el registro fósil.

Archaeopteryx lithographica, un ave del “grupo troncal” que exhibe los caracteres de transición entre los dinosaurios terópodos no aviares y las aves del “grupo corona”. [fuente:Wikimedia Commons]

Sólo con lanzarse²

Con tanta diversidad de tetrápodos que explorar, no podemos más que intentar examinar sobre la marcha unos cuantos puntos de especial interés, las transiciones que servirán también para ilustrar otras características de la evolución que hasta ahora no hemos discutido con detalle.

Una de las transiciones que siempre han fascinado a los científicos es el origen de las aves, con sus llamativas adaptaciones de las plumas y del vuelo activo. Estas adaptaciones sitúan a las aves modernas a una considerable distancia de otros tetrápodos actuales; un hecho éste que resultaba problemático para Darwin. Sin embargo, tan sólo unos pocos años tras la publicación de El Origen de las Especies, fue descubierta en Alemania un ave impresionante del “grupo troncal”, el Archaeopteryx lithographica.

Incluso para un observador fortuito, Archaeopteryx exhibe una mezcla de caracteres “reptilianos” y “aviares”. Como los reptiles, Archaeopteryx tiene una larga cola con vértebras, dientes y extremidades anteriores con dedos con garras; pero junto a esos caracteres aparece un rasgo que, hasta entonces, se había considerado como sello distintivo de las aves: las alas con plumas. Para Darwin, el Archaeopteryx resultó ser, simultáneamente, un apoyo para su teoría y un recordatorio de la escasez del registro fósil. Él expresó estas ideas en una carta a un colega en 1863:

“El ave fósil con la larga cola y con dedos en sus alas (he oído a Falconer que Owen no ha hecho bien el trabajo) es con diferencia el prodigio más grande de estos tiempos. Para mí, es un caso magnífico, porque ningún grupo estaba tan aislado como las aves; y muestra lo poco que sabemos de lo que vivió en otros tiempos.”

Más tarde incluiría una discusión sobre el Archaeopteryx en una edición revisada de El Origen, y también destacó que tenía “afinidades” con un dinosaurio terópodo ya conocido por entonces, el Compsognathus:

“Veamos ahora las afinidades mutuas entre las especies extintas y las vivientes. Todas ellas caen en unas pocas grandes clases; y este hecho se explica de una vez por el principio de descendencia. Cuanto más antigua es cualquier forma más diferente es, por lo general, de las formas actuales. Pero como señaló Buckland, hace ya mucho tiempo, todas las especies extintas pueden clasificarse, bien en los grupos que todavía existen, o bien entre ellos. El que las formas de vida extintas ayudan a rellenar los huecos entre los géneros, las familias y los órdenes existentes, resulta incuestionable. Porque si nos centramos sólo en las vivientes, o sólo en las extintas, la serie es mucho menos perfecta que si combinamos las dos en un mismo sistema general. Con respecto a los vertebrados, podrían llenarse páginas enteras con los dibujos de Owen, mostrando cómo los animales extintos se sitúan entre los grupos existentes… Otro distinguido paleontólogo, M. Gaudry, muestra que muchos de los mamíferos fósiles descubiertos por él en Attica conectan sencillamente con los géneros existentes. Incluso el gran intervalo entre aves y reptiles ha sido puenteado en parte de la forma más espectacular, según ha demostrado el profesor Huxley, por un lado, por el avestruz y el Archeopteryx (sic) y, por otro, por Compsognathus, uno de los dinosaurios; el grupo que incluye los reptiles terrestres más gigantescos.”

Así que, incluso en tiempos de Darwin, las pruebas apoyaban la hipótesis de que Archaeopteryx era una forma de transición, en el sentido que hemos estado discutiendo; como un “grupo troncal” en el linaje que conduce hasta las aves modernas, y con ese tronco enraizado en los dinosaurios terópodos.

Terópodos de un plumaje, reunidos en grupo³.

A pesar del temprano descubrimiento del Archaeopteryx, no se conocieron otras especies fósiles que “rellenaran el intervalo” entre las aves del “grupo corona” y los terópodos extintos hasta más de 100 años después. A mediados de los años 1990, sin embargo, tuvo lugar el primero de lo que sería una serie de importantes descubrimientos en los depósitos de la Formación de Yixian en China; concretamente un dinosaurio terópodo no aviar, pero con plumas, llamado Sinosauropteryx prima. Este fósil era digno de atención no sólo por tener plumas y estar relacionado con Compsognathus sino también por la naturaleza de sus plumas - este terópodo poseía tan solo unas “protoplumas” relativamente sencillas - con filamentos no ramificados que pudieron servirle de aislamiento. El Sinosauropteryx parece haberse ramificado a partir del linaje aviar en un momento en el que las plumas no eran (todavía) ramificadas, ni menos aún aptas para volar.

Recreación artística de Sinosauropteryx prima, un terópodo no aviar con plumas filamentosas, primitivas. La coloración de los dinosaurios con plumas se puede inferir de la forma de las células (melanosomas) responsables de la pigmentación de las plumas. [fuente: Wikimedia Commons]

 

No mucho después del descubrimiento de Sinosauropteryx, se encontró en China otra “forma de transición” más (es decir un “grupo troncal” del linaje aviar que mostraba caracteres de transición) revelando una progresión en la evolución de las plumas hacia las plumas que encontramos hoy en las aves modernas. Sinornithosaurus no es sólo un terópodo no aviar con plumas sino que además tiene unas plumas filamentosas desflecadas y ramificadas que, hasta su descubrimiento, sólo se habían observado en las aves:

Ejemplos de los tipos de plumas observables en el registro fósil: (a) –filamentos sencillos, plumas (b) filamentosas desflecadas, (c) ramificadas, simétricas y (d) asimétricas (vuelo). No se muestran todos los tipos conocidos.

 

Estos descubrimientos, y muchos otros, porque los dinosaurios con plumas no parecen interesar ya a la prensa popular desde que se han vuelto tan comunes, vienen a “llenar el vacío” entre los terópodos no aviares y las aves; hasta un punto en el que los límites se vuelven tan borrosos que en algunos nuevos descubrimientos se debate si son “verdaderas aves” o simplemente parientes no aviares muy cercanos.

La utilidad de “media ala” ⁴

Pues, a pesar de las décadas de protestas de los antievolucionistas de que no podía existir ninguna forma intermedia de aves, vemos un grupo de especies fósiles que cumple los requisitos eficazmente, y demuestran que sí, que tuvieron cierta utilidad “las plumas y las alas parcialmente formadas”. Mucho antes de que las aves despegaran, las plumas eran un carácter común en los dinosaurios terrestres no voladores, con un plan de organización corporal marcadamente similar al de las aves. De hecho, en ese momento y lugar de la prehistoria biológica, el plan de organización corporal de los “terópodos no aviares con plumas” (y, luego, los “terópodos cuasi aviares con plumas”), parece haber sido todo un éxito, como evidencia el gran número de especies que vemos en el registro fósil que satisface esta descripción general. Alas y plumas son, así, ejemplos de exaptación: la readaptación de partes a través de la evolución. Las plumas fueron originalmente seleccionadas para una función diferente del vuelo, como por ejemplo el aislamiento, y luego fueron cooptadas para otra función: el vuelo. De la misma manera, el ala es una readaptación, es decir, exaptación, del miembro anterior de los tetrápodos. Si Darwin hubiera vivido para ver su descubrimiento, sin duda hubiera considerado a los terópodos con plumas como otro “caso magnífico” para su teoría.

En el siguiente artículo de esta serie volveremos sobre el linaje de los tetrápodos que conduce hasta nuestra propia especie: el de los mamíferos.

 

Notas

1. -Nota del traductor: En el original el autor ha planteado la utilización de una palabra inexistente “fishapods”?, es decir peces con patas, en alusión a los peces lobulados que presentaban aletas con huesos articulados como los de las extremidades de los Tetrápodos terrestres a los que dieron origen. De manera análoga hemos elegido para la traducción la palabra “ictiopodos”.

2. -Nota del T.: En el original, “Just winging it”

3. -Nota del T.: En el original, “Theropods of a feather, group together”

4. -Nota del T.: En el original, “The use of “half a wing”