C¨®mo vuelan los p¨¢jaros desde hace 120 millones de a?os

El vencejo com¨²n puede vivir en el aire, sin posarse, durante casi un a?o. El colibr¨ª tiene un vuelo comparable al de una mosca. Son las dos especies en las cuales piensa Juan Benito, experto en la evoluci¨®n de las aves e investigador del departamento de Ciencias de la Tierra de la Universidad de Cambridge, cuando se le pregunta por los p¨¢jaros que mejor cumplen esta haza?a. ¡°Se me hace complicado imaginar que se pueda llegar a volar mejor. Estas dos aves no han cambiado mucho en 50 millones de a?os. El sistema muscular ya ha avanzado mucho desde los dinosaurios voladores. Creo que es la estructura de vuelo definitiva¡±, comenta.

Esta estructura en cuesti¨®n se prepara desde los primeros momentos de incubaci¨®n del embri¨®n de pollo gracias a se?ales moleculares de la prote¨ªna Sonic Hedgehog (SHH). Las c¨¦lulas recuerdan la informaci¨®n recibida para proceder al desarrollo cuando es el momento adecuado. Tanto la posici¨®n como la morfolog¨ªa de las plumas se forma gracias a la expresi¨®n de esta prote¨ªna en torno al tercer d¨ªa de incubaci¨®n que dura unos 20 d¨ªas en total, cifra que var¨ªa en funci¨®n de la especie. Un estudio publicado en la revista Development demuestra que el mismo sistema desarrolla el esqueleto del p¨¢jaro y sus plumas, para lo que la SHH juega un papel fundamental.

Marian Ros, investigadora del Instituto de Biomedicina y Biotecnolog??a (CSIC-SODERCAN) de la Universidad de Cantabria y coautora del trabajo, explica que lo m¨¢s sorprendente fue que, al impedir la se?alizaci¨®n de SHH mediante el uso de una droga, no se formaban las plumas de vuelo, es decir, las m¨¢s complejas, fuertes y largas que constituyen una gran estructura para permitir los primeros impulsos del animal y mantenerlo en el aire.

Esta prote¨ªna no es exclusiva de los p¨¢jaros y mucho menos de las plumas. Es un elemento gen¨¦tico esencial en la formaci¨®n de las extremidades de todos los tetr¨¢podos. ¡°Ya se sab¨ªa mucho de c¨®mo SHH influye en la formaci¨®n de los dedos. Es responsable de la graduaci¨®n y de que cada dedo de la mano sea diferente, pero no se sab¨ªa que ten¨ªa un papel tan importante para las plumas de vuelo y que mandaba una funci¨®n adicional", explica la experta. En la evoluci¨®n de especies, cuando un mecanismo funciona para algo, se suele reutilizar. "Es muy probable que estuviera ya en uso para que los dedos sean diferentes y ahora confirmamos que se utiliza tambi¨¦n para hacer plumas m¨¢s especiales y m¨¢s grandes¡±, estima Ros.

El primer dinosaurio que vol¨® se llamaba ¡®Archaeopteryx¡¯ y ten¨ªa plumas de vuelo id¨¦nticas a las de las aves actuales hace 150 millones de a?os

Las plumas son el tejido clave del vuelo y la mayor ventaja de las aves sobre otros animales voladores. Aunque la forma del ala ayude, que el ambiente favorezca el movimiento o que la estructura muscular del animal sea m¨¢s o menos potente, cada pluma se controla de manera independiente y permite modular el vuelo. Benito lo confirma: ¡°Tienen un m¨ªnimo de 30 v¨¦rtices que les permite controlar el movimiento. Cada pluma act¨²a. Los p¨¢jaros cuentan con una flexibilidad mucho m¨¢s mayor que cualquier otra especie. El murci¨¦lago por ejemplo, solo tiene cinco opciones gracias a sus dedos¡±. El color de las plumas tambi¨¦n es importante. Cuanto m¨¢s negras, mejor, ya que la melanina les hace m¨¢s resistentes. ¡°Si miras una paloma blanca ver¨¢s que tiene la punta de sus alas oscuras. Es por eso. El color da resistencia¡±, ejemplifica el investigador de la Universidad de Cambridge.

Cuando exist¨ªan dinosaurios

La prote¨ªna SHH se encarga de dibujar el patr¨®n del esqueleto. Desde que exist¨ªan los dinosaurios, este elemento clave para el crecimiento modific¨® poco a poco la morfolog¨ªa de las especies y se fueron perdiendo los dedos. Por otro lado, los huesos se aligeraron, pero guardaron la solidez. Lo que eran escamas terminaron siendo plumas. Todo esto para que las especies pudiesen empezar a volar hace 150 millones de a?os.

Unos de los primeros dinosaurios que vol¨® se llamaba Archaeopteryx y ten¨ªa plumas de vuelo id¨¦nticas a las de las aves actuales. ¡°En la mayor¨ªa de los dinosaurios se encuentran plumas de alg¨²n tipo por lo que parece que la evoluci¨®n de las de vuelo fue un paso fundamental en ese momento¡±, explica Matthew Towers, coautor e investigador del departamento de Ciencias Biom¨¦dicas de Universidad de Sheffield (Reino Unido). Unos 30 millones de a?os m¨¢s tarde, llegaron unos importantes cambios en el esqueleto. Uno de ellos es la fusi¨®n entre algunas de las v¨¦rtebras y los huesos de la faja p¨¦lvica, seg¨²n un estudio publicado en la revista PNAS que describe el f¨®sil de p¨¢jaro m¨¢s antiguo encontrado hasta ahora con esta morfolog¨ªa ¡°moderna¡±.

En esa era muy lejana, algunos animales ten¨ªan alas aunque todav¨ªa no sirvieran para volar. La comunidad cient¨ªfica asoci¨® la aparici¨®n de ese miembro a la selecci¨®n sexual. ¡°Este estudio no tiene implicaciones en el origen del vuelo porque se estima que las alas es una estructura preexistente que luego se aprovech¨®¡±, asegura Benito. En definitiva, la prote¨ªna SHH siempre estuvo ah¨ª, pero con el paso del tiempo ¡ª a escala geol¨®gica ¡ª surgieron mutaciones gen¨¦ticas que la llevaron a desarrollar plumas y permitieron que las aves conquistasen el cielo.

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