Cómo los dinosaurios se vistieron de plumas: el origen evolutivo del plumaje moderno

Un gen clave activa la evolución de escamas a plumas, revelando cómo nacieron las plumas en los dinosaurios hace millones de años.

Foto: Ruth Hartnup

Las plumas, con su compleja arquitectura de barbas y barbillas, son una de las características más distintivas de las aves modernas. Sin embargo, su origen se remonta a una época muy anterior, cuando los dinosaurios aún caminaban sobre la Tierra. Un nuevo estudio liderado por el profesor Michel Milinkovitch y su equipo de la Universidad de Ginebra (UNIGE) ha logrado recrear, en parte, el proceso evolutivo que llevó de las escamas a las plumas, centrándose en un actor clave: la vía de señalización Sonic Hedgehog (Shh).

Las plumas son apéndices cutáneos de complejidad notable, muy diferentes de las escamas o el pelo. Su origen ha sido ampliamente debatido, pero los descubrimientos fósiles y los estudios del desarrollo embrionario han arrojado luz sobre este misterio. Las primeras plumas, llamadas proto-plumas, eran filamentos cilíndricos simples, carentes de las barbas y estructuras ramificadas que presentan las plumas actuales. Estas proto-plumas surgieron hace unos 200 millones de años, probablemente en ciertos dinosaurios, y podrían haber estado presentes incluso antes, en el ancestro común de dinosaurios y pterosaurios. Su evolución está estrechamente ligada a la acción de genes reguladores y rutas de señalización como Sonic Hedgehog (Shh), que controlan cómo se desarrollan las estructuras corporales durante la gestación.

A los 12 días de incubación, las yemas de las plumas muestran dominios longitudinales
de densidad celular que corresponden a las barbas del futuro plumón.
Crédito © Rory Cooper & Michel Milinkovitch (CC BY)

Durante los primeros estudios del laboratorio, los científicos suizos ya habían demostrado que al activar artificialmente esta vía genética en embriones de pollo, era posible transformar de forma completa y permanente las escamas de los pies en plumas. Este hallazgo confirmaba que los mecanismos que controlan el desarrollo de las plumas están presentes incluso en zonas del cuerpo donde normalmente no aparecen.

En su estudio más reciente, publicado en una revista revisada por pares, el equipo decidió hacer justo lo contrario: bloquear la vía Shh. Para ello, inyectaron un inhibidor específico en los vasos sanguíneos de embriones de pollo en el noveno día de incubación, justo antes de que se formen los primeros brotes de plumas en las alas. El resultado fue sorprendente: los embriones desarrollaron estructuras simples, sin ramificaciones ni invaginaciones, muy parecidas a las proto-plumas de los dinosaurios.

Esta regresión temporal a una forma primitiva de plumaje sugiere que el bloqueo del desarrollo normal activa una especie de «modo ancestral» en el programa genético de las aves. “Queríamos ver qué ocurre si apagamos esta vía crítica en el momento justo”, explica Rory Cooper, investigador posdoctoral y coautor del estudio. Lo que encontraron fue una suerte de máquina del tiempo genética: al impedir la acción de Shh, el desarrollo del plumaje retrocedía a formas más simples, como las que habrían existido en los primeros dinosaurios emplumados.

Sin embargo, lo más interesante fue lo que ocurrió después. A partir del día 14 de incubación, el proceso de formación de plumas comenzó a recuperarse parcialmente. Los pollitos nacieron con algunas zonas de piel desnuda, pero los folículos bajo la piel —estructuras responsables de generar plumas— se reactivaron de manera autónoma tras el nacimiento. Con el tiempo, estos animales desarrollaron un plumaje completamente normal.

“Esto demuestra que el desarrollo del plumaje es extremadamente robusto”, afirma Milinkovitch. “Aunque perturbemos temporalmente su formación, el sistema se recupera por sí solo. En cambio, convertir escamas en plumas sí puede ser una transformación permanente si se interviene en el momento adecuado”.

Este tipo de resiliencia genética es una señal de la evolución. A lo largo de millones de años, la red de genes implicados en el desarrollo de plumas ha ganado estabilidad y resistencia, asegurando que estas estructuras se formen correctamente incluso en condiciones adversas. Para los investigadores, la gran pregunta ahora es entender cómo se construyó esta red robusta desde formas primitivas como las proto-plumas.

El hallazgo también refuerza la idea de que las plumas no evolucionaron directamente para el vuelo. Las primeras proto-plumas probablemente ofrecían aislamiento térmico o se usaban como ornamento. Solo después, con el paso del tiempo y la presión de la selección natural, fueron adoptando funciones aerodinámicas que eventualmente permitieron a algunos dinosaurios levantar el vuelo.

En definitiva, este estudio no solo arroja luz sobre el pasado remoto de las aves, sino que también ayuda a comprender cómo pequeños cambios genéticos pueden generar grandes innovaciones evolutivas. Porque, como demuestran estos embriones de pollo, incluso un dinosaurio puede esconder un pájaro bajo la piel.

REFERENCIA

In vivo sonic hedgehog pathway antagonism temporarily results in ancestral proto-feather-like structures in the chicken

quo.eldiario.es