La evidencia molecular revela cómo las proteínas clave que
forman las plumas, se volvieron más ligeras y flexibles con el tiempo.
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Las plumas fósiles revelan cómo los dinosaurios tomaron
vuelo. Sciencemag.org
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Los científicos saben desde hace tiempo que muchos de los
primeros dinosaurios, los antepasados de las aves de hoy en día, estaban
cubiertos de plumas, probablemente por su calor y para atraer a sus compañeros,
pero nadie sabe exactamente cuándo, y cómo, estos dinosaurios con plumas
volaron.
Ahora, la evidencia molecular de los fósiles de dinosaurios
emplumados revela cómo las proteínas clave que forman las plumas se volvieron
más ligeras y flexibles con el tiempo, a medida que los dinosaurios no
voladores se convirtieron en voladores, y más tarde, en aves.
Todos los animales terrestres modernos con columna vertebral
tienen queratinas, proteínas que componen todo, desde las uñas y el pico hasta
las escamas y las plumas. En los humanos y otros mamíferos, las α-queratinas
forman los filamentos de diez nanómetros de ancho que forman el cabello, la
piel y las uñas. En los cocodrilos, tortugas, lagartos y aves, las β-queratinas
forman los filamentos más estrechos y rígidos que forman garras, picos y
plumas.
Utilizando los genomas completos de docenas de aves vivas, cocodrilos,
tortugas y otros reptiles, los científicos han construido durante la última
década un árbol familiar de estos animales basado en cómo sus β-queratinas
cambiaron con el tiempo. Entre las revelaciones: las aves modernas han perdido
la mayor parte de sus α-queratinas, pero las β-queratinas en sus plumas se han
vuelto más flexibles, gracias a la falta de una capa de aminoácidos de glicina
y tirosina que hacen que las garras y los picos sean rígidos. Esto sugiere que
la transición al vuelo requiere que se realicen ambos cambios.
Ahora, los investigadores han demostrado esto directamente
al analizar las queratinas α y β en un puñado de fósiles excepcionalmente
conservados de China y Mongolia. Los investigadores, liderados por los
paleontólogos Pan Yanhong de la Academia de Ciencias de China en Beijing y Mary
Schweitzer de la Universidad Estatal de Carolina del Norte en Raleigh,
diseñaron anticuerpos separados para unirse a segmentos de identificación de
varias proteínas α y β de queratina conservadas en las plumas fosilizadas de
cinco especies que vivieron entre 160 millones y 75 millones de años. Los
anticuerpos se marcaron con etiquetas fluorescentes que se iluminan cada vez
que se unen a sus objetivos.
Las plumas de Anchiornis, un dinosaurio de plumas de tamaño
cuervo que vivió hace 160 millones de años, se encendieron para revelar la
β-queratina flexible truncada que se encuentra en las aves modernas, informan
los investigadores en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias, pero los
dinosaurios, que son anteriores a la primera ave reconocida, Archaeopteryx, por
diez millones de años, tenían aún más α-queratinas, que en gran parte están
ausentes de las plumas de las aves en la actualidad.
Dado que, además de las diferencias estructurales reveladas
por el análisis de microscopía electrónica, es probable que las plumas de
Anchiornis no fueran adecuadas para el vuelo, dice Schweitzer, pero representan
una etapa intermedia en la evolución hacia las plumas de vuelo.
Las plumas fosilizadas de un dinosaurio pequeño que no
vuela, de 130 millones de años, llamado Shuvuuia (que no es un antepasado de
las aves actuales) revelan que, como las aves modernas, carecía de
α-queratinas, pero a diferencia de los Anchiornis, sus plumas aún estaban
formadas por las β-queratinas más grandes y rígidas.
"Estamos comenzando a descubrir el patrón de mosaico de
la evolución de las plumas", dice Schweitzer, que sugiere que la
transición de las plumas al vuelo requiere tanto las mutaciones que eliminaron
la mayoría de las α-queratinas como las β-queratinas flexibles truncadas.
"Este tipo de trabajo es el sueño de todo biólogo
evolutivo", dice Matthew Greenwold, un biólogo evolutivo de la Universidad
de Carolina del Sur en Columbia, que ayudó a construir el anterior árbol genealógico
de la β-queratina.
Tomado junto con la evidencia genética moderna, el nuevo
hallazgo sugiere que durante la transición al vuelo, el gen de la queratina β
se duplicó muchas veces en los genomas de algunos dinosaurios. A medida que los
animales evolucionaron, algunas de las copias adicionales se transformaron en
la forma truncada que hizo posible el vuelo.
Eso no solo permitió que dinosaurios con plumas como el
Archaeopteryx recorriera los cielos hace unos 150 millones de años, sino que
también dio origen a todos los cuervos, pinzones, estorninos y águilas que
tenemos con nosotros hoy en día.
@mundiario
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