Si hasta ahora se confirmaba la hipótesis de que la evolución esquelética de las aves, en cuanto a sus alas, se basaba en las presiones selectivas para llevar a cabo el vuelo; ahora un nuevo estudio cuestiona esta idea ya que ha determinado que es el desarrollo embrionario el que está detrás de esa evolución compartida de las extremidades de aves y dinosaurios.
Una conclusión que se desprende de un estudio liderado por científicos e investigadores de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) y la Universidad Complutense de Madrid (UCM) donde han tenido presente un patrón evolutivo compartido a partir de los dinosaurios.
En este sentido se insiste en la teoría de que las aves modernas, aunque han transformado su locomoción para conquistar el aire en forma de vuelo, son las herederas naturales de aquellos dinosaurios de hace millones de años y, por tanto, tienen en su impronta reglas esenciales en lo que es su desarrollado.
El desarrollo embrionario determina la evolución compartida de alas de las aves
Una investigación cuestiona la hipótesis de que las alas de las aves se desarrollaron como estructuras completamente independientes de las extremidades posteriores por las presiones selectivas del vuelo. Según este nuevo estudio, basado en un patrón evolutivo compartido a partir de los dinosaurios, su evolución estaría condicionada por las restricciones del desarrollo embrionario.
Las hipótesis sobre la evolución esquelética de las aves dentro de los dinosaurios se basaban la perspectiva funcional y adaptativa impuesta por el origen del vuelo. Ahora, un estudio liderado por investigadores de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) y la Universidad Complutense de Madrid (UCM), pone a prueba esta teoría con una nueva perspectiva desde desarrollo embrionario.
Los hallazgos, publicados en la revista Biology Letters, cuestionan que las alas hayan evolucionado como estructuras completamente independientes de las extremidades posteriores por las presiones selectivas del vuelo.
Aunque este factor es importante, las restricciones impuestas por el desarrollo embrionario tienen un papel clave: alas y patas comparten un origen común desde el embrión, lo que limita cuánto puede diferenciarse anatómicamente una sin afectar la evolución de la otra.
De las patas a las alas: la transformación de estas extremidades desde los dinosaurios
Las aves modernas, aunque han transformado su locomoción para conquistar el aire, son herederas de la historia de sus ancestros dinosaurios y están marcadas por las mismas reglas fundamentales de su desarrollo.
“El origen del vuelo a partir de una locomoción terrestre ha sido uno de los capítulos más discutidos en la investigación paleontológica y trata de comprender el origen de las aves dentro de los dinosaurios”, indica Sergio M. Nebreda investigador posdoctoral en el Centro para la Integración en Paleobiología de la UAM.
Históricamente ha predominado la visión de los ‘módulos locomotores’. Esta teoría propone que el origen de las aves coincidió con que las extremidades comenzaron a comportarse como módulos independientes dentro de un mismo plan corporal. Es decir, como partes que funcionan de manera autónoma.
Según la hipótesis de ‘módulos locomotores’ las extremidades anteriores cambiaran independientemente de las posteriores a lo largo del tiempo.
Sin embargo, fósiles de otros dinosaurios no avianos con posibles capacidades de vuelo, pero sin una configuración aviana propiamente dicha, han cuestionado esta idea. Dicha contradicción ha sugerido que el camino evolutivo hacia el vuelo pudo haber sido más diverso de lo que pensábamos.
“Cuando releemos la historia evolutiva de los dinosaurios avianos y estudiamos a gran escala cómo ha cambiado la forma de sus extremidades, vimos que esto sucede de manera acoplada. Es decir, que la evolución de las extremidades está integrada, sin importar si la locomoción principal es bípeda o mediante el vuelo”, explica Nebreda.
Los coautores del estudio, el catedrático de Paleontología de la UCM Manuel Hernández Fernández y el investigador del departamento de Biología de la UAM Jesús Marugán Lobón, subrayan que cada grupo de dinosaurios no avianos y aves muestran ‘patrones propios’.
Sin embargo, al estudiar cuantitativamente la variación de las proporciones de las extremidades desde una perspectiva más allá de los detalles individuales, se pudo identificar un patrón general compartido que permite reinterpretar la evolución de estas estructuras.
“Este análisis evidencia cómo la evolución de las extremidades en el linaje de los dinosaurios que dio lugar a las aves sigue un patrón común, que pudo dejar una huella más profunda que la de las adaptaciones a diferentes funciones”, añade el investigador de la UCM.
Metodología de la investigación sobre las alas de las aves
Para llevar a cabo el estudio, que nace a partir del TFM de Sergio M. Nebreda, se ha utilizado una amplia muestra de fósiles de dinosaurios no avianos y aves (procedentes de la literatura), junto con esqueletos de aves modernas (procedentes de las colecciones de aves del Museo de Ciencias Naturales de Madrid y del Museo de Anatomía Comparada de Vertebrados de la UCM).
A partir de estas, se han tomado medidas de todos los elementos de sus extremidades (húmeros y fémures, ulnas y tibiotarsos, metacarpos y metatarsos, y dígitos).
Posteriormente, sobre esas medidas se ha aplicado una metodología innovadora, basada en morfometría geométrica para estudiar los cambios proporcionales entre los componentes de las extremidades y entender sus transformaciones básicas.
Después, se ha aplicado estadística multivariante y métodos filogenéticos comparativos que analizaban la covariación morfológica entre extremidades anteriores y posteriores sobre estos cambios proporcionales. De esta manera, se ha analizado si su evolución estaba acoplada (integrada) o no a pesar de la diferenciación clásica entre dinosaurios no avianos corredores y aves voladoras.
Entre las futuras aplicaciones, los investigadores destacan que la metodología empleada puede permitir evaluar la evolución de las extremidades al completo, con todos sus elementos integrados y comparándolas entre sí.
“Esto se va a poder extrapolar a otros grupos taxonómicos en los que se hayan dado transformaciones importantes y cambios de locomoción, como en la transición de agua a tierra de los primeros tetrápodos o la regresión de los cetáceos de tierra al agua, o en otros grupos en los que haya surgido el vuelo, como en los pterosaurios o los murciélagos”, concluyen.
