Un estudio innovador ha identificado características comunes de las plumas en aves no voladoras, revelando que todas tienen de 9 a 11 plumas primarias, lo que proporciona información sobre la evolución del vuelo desde los ancestros de los dinosaurios. Combinando el análisis de especímenes de museo y datos fósiles, los investigadores sugieren que el vuelo evolucionó sólo una vez entre los dinosaurios, destacando la importancia de las plumas y el vuelo en el éxito evolutivo de estas especies. Arriba hay un fósil que muestra las alas y plumas del ave prehistórica Confuciusornis. Crédito: Yosef Kiat
Los pájaros pueden volar, al menos la mayoría de ellos. Aves no voladoras como pingüinos y avestruces se han adaptado a la vida sin necesidad de volar. A pesar de esto, existe una brecha significativa en la comprensión científica de las diferencias en alas y plumas entre aves no voladoras y no voladoras.
En un nuevo estudio en la revista PNAS, los científicos examinaron cientos de aves en colecciones de museos y descubrieron un conjunto de características de plumas que todas las aves voladoras tienen en común. Estas «reglas» proporcionan pistas sobre cómo los dinosaurios, ancestros de las aves modernas, desarrollaron por primera vez la capacidad de volar y qué dinosaurios eran capaces de volar.
Orígenes evolutivos del vuelo de las aves.
No todos los dinosaurios evolucionaron hasta convertirse en aves, pero todas las aves vivas son dinosaurios. Las aves son miembros de un grupo de dinosaurios que sobrevivieron cuando un asteroide chocó contra la Tierra hace 66 millones de años. Incluso antes del impacto del asteroide, algunos miembros de un grupo de dinosaurios llamados pennaraptorans comenzaron a desarrollar plumas y la capacidad de volar.
Ala, destacando las plumas de vuelo de la alondra de Temminck. Crédito: Yosef Kiat
Los miembros del grupo pennaraptoran comenzaron a desarrollar plumas antes de poder volar; El propósito original de las plumas es aislar o atraer pareja. Por ejemplo, velocirpatoTenía plumas, pero no podía volar.
Por supuesto, los científicos no pueden subirse a una máquina del tiempo.
» data-gt-translate-attributes=»({«attribute»:»data-cmtooltip», «format»:»html»})» tabindex=»0″ role=»link»>Cretácico Un período de ver eso Velociraptores puede volar En cambio, los paleontólogos se basan en pistas en los esqueletos fosilizados del animal para determinar el tamaño y la forma de los huesos de los brazos/alas y las horquillas, así como de las plumas conservadas.
» data-gt-translate-attributes=»({«attribute»:»data-cmtooltip», «format»:»html»})» tabindex=»0″ role=»link»>Especie eran capaces de realizar un verdadero vuelo propulsado. Por ejemplo, las largas plumas primarias en las puntas de las alas de las aves son asimétricas en las aves no voladoras, pero simétricas en las aves no voladoras.
Descubrimientos en la evolución de las plumas
La búsqueda de pistas sobre el vuelo de los dinosaurios llevó a una colaboración entre el paleontólogo Jingmai O’Connor del Museo Field de Chicago y Yosef Kiat, investigador postdoctoral del Field.
«El ornitólogo Yosef examinó características como el número de diferentes tipos de plumas de las alas en relación con la longitud del hueso del brazo y la asimetría en las plumas de vuelo de las aves», dijo O’Connor, miembro del museo. Conservador de reptiles fósiles, se especializa en madrugadores. «A través de nuestra colaboración, Yosef ha podido rastrear estos rasgos en fósiles que tienen entre 160 y 120 millones de años y así estudiar la historia evolutiva temprana de las plumas».
Las plumas primarias de un pingüino. Crédito: Yosef Kiat
Kiat emprendió un estudio de las plumas de todos los órdenes de aves vivas, examinando especímenes de 346 especies diferentes conservadas en museos de todo el mundo. Cuando observó las alas y plumas de colibríes y halcones, pingüinos y pelícanos, notó varias características consistentes entre las especies no voladoras. Por ejemplo, además de las plumas asimétricas, todas las aves no voladoras tienen entre 9 y 11 plumas primarias. Entre las aves no voladoras, el número varía mucho: los pingüinos tienen más de 40, mientras que los emúes no tienen ninguno. Es una regla engañosamente simple que los científicos no han notado.
Implicaciones para comprender el vuelo de los dinosaurios
«Es realmente sorprendente la cantidad de estilos de vuelo que podemos ver en las aves modernas; todas comparten la característica de tener entre 9 y 11 plumas primarias», dice Kiat. «Y me sorprende que nadie se haya dado cuenta de esto antes».
Al aplicar información sobre el número de plumas primarias al árbol genealógico general de las aves, Kiat y O’Connor descubrieron que las aves tardan mucho en desarrollar diferentes números de plumas primarias. «Esta característica sólo cambia durante un tiempo geológico muy largo», dice O’Connor. «Se necesita mucho tiempo para que la evolución actúe sobre este rasgo y lo cambie».
Reinitas de Blackburnian en las colecciones del Field Museum utilizadas en este estudio. Crédito: Yosef Kiat
Además de las aves modernas, los investigadores examinaron 65 especímenes fósiles que representan 35 especies diferentes de dinosaurios emplumados y aves extintas. Al aplicar los hallazgos a las aves modernas, los investigadores pudieron extraer información sobre los fósiles. «Básicamente, se puede observar la superposición del número de plumas primarias y la forma de esas plumas y determinar si un ave fósil podía volar y si sus antepasados podían volar», dice O’Connor.
Por ejemplo, los investigadores observaron un dinosaurio emplumado. Caudipteryx. Caudipteryx Tenía 9 plumas rudimentarias, pero esas plumas eran casi simétricas y la escala de sus alas hacía imposible el vuelo. Los investigadores dicen que es posible Caudipteryx Tuvo ancestros con la capacidad de volar, pero ese rasgo se fue perdiendo con el tiempo Caudipteryx Llegó al lugar.
Como el número de plumas primarias tarda mucho en cambiar, no hay vuelo. Caudipteryx Retuvo sus 9 primarias. Mientras tanto, otros fósiles emplumados parecían tener alas listas para volar, incluido el primer pájaro conocido, ArqueoptérixY microraptorUn pequeño dinosaurio de cuatro alas que no fue un antepasado directo de las aves modernas.
Un fósil que muestra las alas y plumas del dinosaurio Microraptor. Crédito: Yosef Kiat
Integrando el conocimiento evolutivo
Si se lleva un paso más allá, estos datos podrían contribuir a la conversación entre los científicos sobre los orígenes del vuelo de los dinosaurios. «Sólo recientemente los científicos se han dado cuenta de que las aves no son dinosaurios voladores», afirma O’Connor. «Y ha habido debates sobre si el vuelo evolucionó una vez en los dinosaurios o varias veces separadas. Nuestros resultados aquí sugieren que el vuelo evolucionó sólo una vez en los dinosaurios, pero realmente necesitamos reconocer que nuestra comprensión del vuelo en los dinosaurios apenas está comenzando, y ‘ Todavía nos faltan algunas de las primeras etapas de la evolución de las alas emplumadas».
«Nuestro estudio combina datos paleontológicos con información sobre las aves que viven hoy, basada en fósiles de especies extintas, proporcionando información interesante sobre las plumas y el plumaje, una de las novedades evolutivas más interesantes.
» data-gt-translate-attributes=»({«attribute»:»data-cmtooltip», «format»:»html»})» tabindex=»0″ role=»link»>Vertebrados. Por lo tanto, nos ayuda a aprender sobre la evolución de estos dinosaurios y resalta la importancia de integrar conocimientos de diferentes fuentes para una mejor comprensión de los procesos evolutivos”, dice Kiat.
«Los dinosaurios terópodos, incluidas las aves, fueron uno de los linajes de vertebrados más exitosos de nuestro planeta», dice O’Connor. «Una de las razones por las que tienen tanto éxito es su vuelo. Otra razón es probablemente sus plumas, porque tienen estructuras muy versátiles. Entonces, cualquier información que nos ayude a comprender cómo evolucionaron conjuntamente estas dos características clave que llevaron a este enorme éxito es realmente importante.
Referencia: Yosef Kiat y Jingmai K. O’Connor, 12 de febrero de 2024, «Restricciones dinámicas en el número y la forma de las plumas de vuelo». procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.
DOI: 10.1073/pnas.2306639121
