La evolución de las aves es un tema fascinante y complejo, con muchos descubrimientos recientes que están cambiando nuestra comprensión de cómo las aves modernas evolucionaron a partir de sus ancestros dinosaurios. Un aspecto particularmente interesante de esta evolución es la transición de aves con dientes a aves sin dientes, un cambio que ocurrió gradualmente a lo largo de millones de años.
A continuación, exploraremos algunos ejemplos de aves con dientes y cómo estos descubrimientos han contribuido a nuestra comprensión de la evolución de las aves.
Archaeopteryx: Un Eslabón Clave en la Evolución de las Aves
Reconstrucción artística de un Archaeopteryx
Archaeopteryx es un género extinto de aves primitivas que vivió durante el período Jurásico Superior, hace unos 150 millones de años, en lo que hoy es el sur de Alemania. El nombre Archaeopteryx deriva del Griego antiguo ἀρχαῖος (archaīos) que significa «antiguo», y πτέρυξ (ptéryx), que significa «pluma» o «ala». En español suele castellanizarse como arqueópterix.
Archaeopteryx es famoso por ser un género extinto de aves primitivas, con caracteres intermedios entre los dinosaurios emplumados y las aves modernas. Desde el siglo XIX ha sido generalmente aceptado por los paleontólogos, y señalado en las obras de consulta como el ave más antigua conocida (miembro del grupo Avialae). Sin embargo, se han identificado aviales potencialmente más antiguos, incluyendo a Anchiornis, Xiaotingia y Aurornis.
Similar en forma a una urraca europea, con individuos más grandes, posiblemente, alcanzasen el tamaño de un cuervo. El Archaeopteryx podría crecer a alrededor de 0,5 m (1 ft 8) de longitud. A pesar de su pequeño tamaño, presentaba amplias alas y la habilidad inferida de volar o planear, Archaeopteryx tiene más en común con otros pequeños dinosaurios del Mesozoico que con las aves modernas.
Estas características hacen de Archaeopteryx un candidato claro como forma de transición entre los dinosaurios y las aves. Por lo tanto, el Archaeopteryx juega un papel importante, no solo en el estudio del origen de las aves, sino también en el estudio de los dinosaurios. Fue nombrado desde una pluma en 1861. Ese mismo año, se anunció el primer espécimen de Archaeopteryx completo. A lo largo de los años se han descubierto fósiles de otros diez ejemplares de Archaeopteryx.
La mayor parte de los especímenes de Archaeopteryx que se han descubierto provienen de la caliza de Solnhofen en Baviera, sur de Alemania, que es un lagerstätte, una formación geológica conocida por sus fósiles magníficamente detallados.
Pese a la presencia de numerosos rasgos aviares, no obstante, el Archaeopteryx tenía muchas características de los dinosaurios terópodos. A diferencia de las aves modernas, Archaeopteryx tenía pequeños dientes, así como una larga cola ósea, características que compartía con otros dinosaurios de la época.
Archaeopteryx ha sido usualmente considerado como un vínculo entre ellos debido a que muestra un gran número de características en común tanto con las aves como los dinosaurios no avianos. En la década de 1970, John Ostrom, siguiendo la idea de T. H. Huxley de 1868, afirmó que las aves evolucionaron de los dinosaurios terópodos y Archaeopteryx era un pieza crítica para esta afirmación; tenía ciertos rasgos avianos, como la espoleta, plumas de vuelo, alas, y un primer dedo del pie parcialmente puesto al revés junto a características típicas de los terópodos.
Las Plumas de Archaeopteryx
Los especímenes de Archaeopteryx son notables por sus bien desarrolladas plumas de vuelo. Estas eran marcadamente asimétricas y mostraban la estructura propia de las plumas de vuelo de las aves modernas, con vexilos que le daban estabilidad gracias a la disposición de las barbillas, bárbulas y los barbicelos. Las plumas de la cola eran menos asimétricas, de nuevo en consonancia con la situación de las aves modernas y también tenían vexilos firmes.
El plumaje corporal de Archaeopteryx está menos documentado y solo ha sido investigado con propiedad en el bien preservado espécimen de Berlín. Por tanto, como más de una especie puede estar involucrada, la investigación de las plumas del espécimen de Berlín no necesariamente aplica para el resto de las especies de Archaeopteryx. En ese ejemplar, hay una especie de «pantalones» de plumas bien desarrolladas en las patas; algunas de estas plumas parecen tener la estructura básica de plumas de contorno, pero están algo descompuestas (carecen de barbicelos como en las aves ratites). Sin embargo, son parcialmente firmes y por tanto capaces de soportar el vuelo.
Un parche de plumas penáceas se encuentra a lo largo de su espalda, el cual es muy parecido a las plumas de contorno del plumaje corporal de las aves modernas por ser simétrico y firme, aunque no tan rígido como las plumas involucradas en el vuelo. Aparte de esto, los rastros de plumas en el espécimen de Berlín se limitan a una especie de «proto-plumón» muy semejante al hallado en el dinosaurio Sinosauropteryx, siendo descompuesto y peludo, siendo posiblemente más parecido en vida al pelo que a las plumas (aunque no en su estructura microscópica). Estas aparecen en el resto del cuerpo, hasta donde estas estructuras están preservadas y no eliminadas por la preparación, y la parte inferior del cuello.
Por otra parte, no hay indicación de que hubiera plumas en la parte superior del cuello y la cabeza. Aunque es concebible que estas zonas estuvieran desnudas, esto también podría ser un efecto de la preservación.
El origen de las plumas constituye un misterio que Archaepteryx no ayuda a resolver, pues las suyas son completamente modernas; de seguro estas empezaron a desarrollarse antes del Jurásico Superior. Sin embargo, se conocen varios dinosaurios celurosaurianos, estrechamente emparentados con los arqueópterix. Algunos de ellos también presentan plumas (como las descubiertas en Velociraptor en el 2007) y otras fibras de estructura más sencilla o protoplumas. Los dinosaurios emplumados confirman que las plumas se originaron antes que las primeras aves como los arqueópterix.
En 2011, el estudiante graduado Ryan Carney y sus colegas llevaron a cabo el primer estudio de los colores de un espécimen de Archaeopteryx. Usando la tecnología del microscopio de barrido y un análisis de fluorescencia de rayos X, el equipo fue capaz de detectar la estructura de los melanosomas en el único ejemplar de la pluma descrita en 1861. La estructura resultante fue entonces comparada a la de 87 especies modernas de aves y se determinó con un alto porcentaje de probabilidad de que su color era negro.
Capacidad de Vuelo de Archaeopteryx
Como en las alas de las aves modernas, las plumas de vuelo de Archaeopteryx eran algo asimétrica y sus plumas caudales eran anchas. Esto implica que las alas y la cola era usadas para generar elevación, aunque no es claro si Archaeopteryx era simplemente un planeador o era capaz de volar activamente. La carencia de un esternón óseo sugiere que no era un volador muy fuerte, aunque los músculos de vuelo pueden haber estado sujetos a la gruesa espoleta en forma de bumerán, a los coracoides en forma de placa, o quizás, a un esternón cartilaginoso.
La orientación hacia los lados de la articulación del glenoideo (el hombro) entre la escápula, el coracoides y el húmero - en vez de la disposición dorsal que se encuentra en las aves modernas puede indicar que Archaeopteryx era incapaz de elevar sus alas sobre su espalda, un rasgo necesario para el movimiento ascendente en el aleteo del vuelo activo. De acuerdo con un estudio de Philip Senter publicado en 2006, Archaeopteryx era ciertamente incapaz de volar aleteando como las aves modernas, pero bien pudo haber usado una técnica de planeo con un aleteo exclusivamente descendente.
Las alas de Archaeopteryx eran relativamente grandes, los cual pudo haber resultado en una baja pérdida de la velocidad y un radio de giro reducido. La forma corta y redondeada de las alas pudo haber incrementado el arrastre, pero también pudo haber mejorado la habilidad de Archaeopteryx para desplazarse a través de ambientes llenos de obstáculos como los árboles y arbustos (formas de las similares se observan en las aves que vuelan en ambientes boscosos o de arbustos como los cuervos y faisanes).
En 2010, Robert L. Nudds y Gareth J. Dyke en la revista Science publicaron un artículo en el cual ellos analizaron los raquis de las plumas primarias de Confuciusornis y Archaeopteryx. El análisis sugirió que los raquis de estos dos géneros eran más delgadas y débiles que las de las aves modernas en relación a su peso corporal. Los autores determinaron que Archaeopteryx, junto con Confuciusornis, eran incapaces de usar el vuelo con aleteo.
El Proceso de Transición de Dientes a Picos
Para saber exactamente cómo los picos reemplazaron a los dientes de dinosaurio, los investigadores tuvieron que mirar dentro de los huesos de la mandíbula de los animales. Los fósiles de huesos de dinosaurios no son simplemente moldes rocosos del hueso original, sino que casi siempre muestran toda la estructura interna. Una sección microscópica delgada de cualquier hueso de dinosaurio muestra todos los detalles de los canales internos de los vasos sanguíneos y los nervios, así como los hoyos donde las células que generan hueso se asentaban.
Las exploraciones internas detalladas de los fósiles demostraron que el Limusaurus adulto no tenía dientes, pero que todavía tenía los casquillos de los dientes en sus mandíbulas inferiores, cerrados y formando un solo canal. A medida que los pájaros modernos se desarrollan dentro de sus huevos, la queratina del pico comienza a formarse en la punta del hocico y luego vuelve a crecer para cubrir las mandíbulas superiores e inferiores.
Wang y sus colegas sostienen que los mecanismos que regulan el crecimiento del pico también suprimen la formación del diente. Eventualmente, este proceso ocurrió más temprano y más temprano en el ciclo de desarrollo hasta que las crías emergieron con picos y sin dientes.
Para obtener más pruebas, Wang y sus colegas observaron más ampliamente a los vertebrados que han perdido o reducido sus dientes a medida que evolucionaron, incluyendo algunos peces, ranas, pangolines, ballenas y las tortugas totalmente desdentadas.
Archaeornithura meemannae: Un Ave Moderna del Cretácico
Fósil de Archaeornithura meemannae
Dos especímenes nuevos han sido bautizados como Archaeornithura meemannae. Los dos nuevos ejemplares descritos parecen ser aves zancudas limícolas, como el chorlito gris o la cigüeñela, que probablemente se originaron en ambientes semiacuáticos. Los fósiles están perfectamente preservados; el plumaje se conserva casi por completo, por lo que permite ver que ya tiene características anatómicas aerodinámicas muy modernas.
La datación de las capas geológicas de las que fueron extraídos los dos fósiles indican que estos animales vivieron en el Cretácico inferior, hace 130,7 millones de años. Eso hace retroceder casi seis años el registro evolutivo de los pájaros modernos, puesto que los últimos individuos conocidos de esta rama tenían 125 millones de años.
“El descubrimiento de estos dos fósiles es importante por dos motivos: el primero, porque avanza en seis millones de años la aparición de este grupo de aves, las ornituroformas. Y el segundo, porque a pesar de que son antiguos, con 130 millones de años, son animales extremadamente modernos, que presentan muy pocas diferencias con las aves actuales.
En la actualidad existen alrededor de 10.000 especies de aves repartidas por todo el planeta y desde el avestruz hasta el colibrí, pasando por las cigüeñas o los papagayos, todas pertenecen a un grupo llamado Neornithes, que en latín significa “aves nuevas”. Llevan surcando los cielos desde hace 66 millones de años, desde el comienzo del Terciario o Cenozoico.
De hecho, existían dos linajes de aves, los enantiornites, que eran el grupo dominante y se caracterizaban por tener dientes, y del que se han encontrado más restos fósiles; y los ornituros, del que desciende las aves modernas. No obstante, el primer grupo se extinguió con los dinosaurios, sin dejar ningún descendiente moderno, mientras que el segundo evolucionó y realizó mejores adaptaciones para el vuelo.
Los dos especímenes descritos en el artículo son del linaje del que salen todas las aves modernas”, comenta la investigadora italiana Razzolini, del ICP, que añade que es interesante ver cómo “de todas las aves que se han ido describiendo hasta el momento, que datan de 145 millones de años en adelante, se ve en el registro fósil que la evolución ha ido haciendo pruebas, ensayo y error, para poder volar.
Estos dos fósiles proceden del mismo lugar que el dinosaurio con alas de murciélago presentado la semana pasada, la provincia de Hebei, un área fascinante para la paleontología puesto que es muy rica en restos fósiles de pájaros del Cretácico temprano (de 146 a 100 millones de años).
El nombre con el que han bautizado a estos fósiles, Archaeornithura meemannae, procede de la raíz griega ‘Archae’, que significa ‘antiguo’ y ‘ornithura’, uno de los dos grupos de aves del Mesozoico. Por tanto, significa “antiguo ornituromorfo’. La segunda parte del nombre es un homenaje al investigador Meemann Chang, conocido por su estudio de la fauna de Jehol, el conjunto de organismos que habitaron al noreste de China, en la provincia de Liaoning durante el Cretácico Temprano.
Ichthyornis dispar: Un Ave Marina con Dientes
Cráneo de Ichthyornis dispar
Ichthyornis dispar ocupa una posición clave en el camino evolutivo entre los dinosaurios y las aves de hoy en día. Esta especie vivió en lo que hoy es América Central hace aproximadamente 100 millones de años, se asemejaba a un ave marina con dientes, y en su momento ya llamó la atención de famosos naturalistas como Othniel Charles Marsh, uno de los más reputados paleontólogos del siglo XIX y quien nombró y describió a la especie por primera vez, y al propio Charles Darwin.
Un nuevo estudio dirigido por la Universidad de Yale, ha encontrado nuevos especímenes de este ave primitiva que muestran inéditos detalles sobre una de las transformaciones más sorprendentes en la historia evolutiva.
"La especie hubo de tener un cerebro de aspecto moderno a pesar de poseer una configuración extraordinariamente dinosauriana de los músculos de la mandíbula" apunta Bhart-Anjan Bhullar, investigador principal del estudio publicado en la revista Nature.
Quizás lo más interesante de todo, en palabras del mismo investigador es que; "Ichthyornis dispar nos muestra cómo fue el pico de un ave cuando apareció por primera vez en la naturaleza"."En su origen, el pico fue un mecanismo de agarre de precisión que servía como una mano sustituta cuando las manos se transformaron en alas. Era una pinza picuda con una especie de cuerno, comenta Bhullar. "El resto de la mandíbula estaba lleno de dientes".
Daniel Field delCenter for Evolution en la Universidad de Bath y coautor del estudio añade: "el registro fósil proporciona nuestra única evidencia directa de las transformaciones evolutivas que han dado lugar a las formas modernas de las aves. Este extraordinario nuevo espécimen revela como hasta relativamente tarde, los pájaros conservaron ciertos rasgos similares a los dinosaurios tal y como demuestra el cráneo de Ichthyornis, uno de los parientes más cercanos de las aves de la Era de los Reptiles".
Los investigadores defienden que sus hallazgos ofrecen una nueva visión de cómo se formaron los cráneos de las aves modernas. Junto con su pico de transición, Ichthyornis dispar tenía un cerebro similar a las aves actuales, no obstante parte de la región temporal del cráneo que era notablemente similar a la de un dinosaurio, lo que indica que durante la evolución de las aves, el cerebro se transformó primero mientras que el resto del cráneo tardó un poco más en diferenciarse del de los dinosaurios.
"Ichthyornis tendría un aspecto similar a las aves marinas de hoy, probablemente muy parecido a una gaviota o una golondrina de mar", apunta Michael Hanson, investigador de la Universidad de Yale también implicado en el estudio. "Los dientes probablemente no habrían sido visibles a menos que la boca estuviera abierta, ya que parece que debieron estar cubiertos con algún tipo de tejido similar a un labio".
En los últimos años, el laboratorio de Bhullar ha producido una gran cantidad de investigaciones sobre diversos aspectos de los cráneos de vertebrados, a menudo centrándose en los orígenes del pico aviar.
El valle de Hukawng (Birmania) es famoso por sus minas donde encontramos depósitos ingentes de ámbar, los cuales contienen la que posiblemente sea la mayor variedad de vida animal y vegetal del periodo Cretácico, que se remonta a entre 145 y 65,5 millones de años atrás. Los hallazgos en dicha zona han proporcionado fotografías prehistóricas excepcionales de hace 99 millones de años ya que se incluso se conservan los tejidos blandos.
El Pluvial: Un Dentista de Cocodrilos
Pluvialus aegyptius
El pluvial es un ave de la familia Pluvianidae que vive en África. Sus áreas son zonas húmedas como ríos y charcas y los podemos encontrar en casi todos los países africanos menos en el sur y algunos del norte. Incluso durante mucho tiempo lo pudimos ver en Canarias, pero ahora está extinto en estas islas.
Lo divertido de este pequeño pájaro es que es el dentista de un gran y peligroso animal: el cocodrilo. Y ¿cómo se puede ser el odontólogo de este reptil? Sencillo: este pajaro se situa en la boca del cocodrilo cuando este la abre y picotea en sus dientes la comida y restos que le quedan. Por tanto esta relación es positiva para ambos aunque demuestra la valentía de esta pequeña ave. Aún así si el cocodrilo se alimentara de este pájaro ¡perdería a su dentista particular!
Otro hecho curioso es que los cocodrilos tienen aproximadamente 80 dientes que cambian de forma continua, llegando a sustituir la piezas viejas por nuevas entre 2 y 3 veces al año. El pluvial por su parte mide de 19 a 21 cm de largo cuando es adulto. Tiene la corona, la espalda, la banda de los ojos y la parte inferior negra, y el resto blanco.