Birds¡¯ Skulls correspond to the Skulls of Young Dinosaurs
A study recently published in the journal Nature shows that the skull of todays birds was developed through a sequence of episodes associated with a shortening of the growth patterns in carnivorous dinosaurs (theropods). This process, known as paedomorphosis, implies that the shape of the avian skull is ¡ªin general terms¡ª an adult version of the juvenile skulls of their dinosaurian ancestors.
To reach this conclusion, a multidisciplinary team of scientists used an array of digital and statistical shape measurement techniques, known as geometric morphometrics techniques. These techniques made it possible to compare the most complete sample collected so far from juvenile and adult dinosaur embryos, both fossil and current ¡ªconsidering birds as modern day dinosaurs¡ª.
In addition to specialists from the Palaeontology Unit at the Universidad Aut¨®noma de Madrid (UAM), the research team authoring the study also includes embryologists from Harvard University and palaeontologists from the Universities of Texas and New York, as well as from the American Museum of Natural History (USA).
The study shows that typical physical features of birds today such as a small body size, large eyes and enlarged (encephalized) brains, are the result of at least four consecutive episodes of shortening of the normal growth pattern (from the embryonic to the adult state) in their ancestors, the theropods. This explains why the more primitive dinosaurs had longer growth patterns than those of their descendants whose shortened growth pattern is clearly evident in birds.
Jes¨²s Marug¨¢n, of the Palaeontology Unit at the UAM and co-author of this article, explains that the first of the four episodes in the shortening of the growth pattern in theropods indicates a change in the overall morphology of the skull: ¡°more quadrangular in the more basal or primeval species, such as the archosauromorph Euparkeria, towards cranial morphologies involving lighter, narrower skulls, such as the tyrannosauroid Guanlong¡±.
¡°The second stage is the actual onset of the reduced growth pattern associated with a shortening of the animal¡¯s face: The emblematic Archaeopteryx, the most primitive bird genus we know. In addition to this drastic diminution in body size, this stage gives rise to birds¡¯ most distinctive features: beaks, cephalisation and increase in eye socket size¡±, adds this researcher.
As stated in the article, precisely these features that became progressively more prominent in modern birds (reduced size and cephalic development) have been decisive in the evolutionary process that led to configuring the mechanical and neuronal control necessary for flight.
For this team of researchers, this finding is more than merely a further piece of paleobiological evidence to show that birds are dinosaurs. They have pointed out that it is also proof that the key to understanding the nature of the evolutionary mechanisms are integrated studies in which extinct species are compared with their descendants, the living species that inhabit the planet today.
Development and Evolution
The relationship between alterations in the growth pattern (embryonic development) and the emergence of evolutionary innovations through time is a widely acknowledged biological fact. This relationship between development and evolution is perfectly summed up thus: ¡°Ontogeny recapitulates Phylogeny¡±, the phrase proposed by the German philosopher and biologist Ernst Haeckel in 1892 and known as the Theory of Recapitulation. This theory maintains that embryonic development in a given species (ontogeny) reflects the evolutionary history of that species (phylogeny). In other words, each of the stages an individual of a species undergoes throughout its embryonic development represents one of the adult forms that occurred in its evolutionary history.
Bibliographic reference:
Bhart-Anjan S. Bhullar, Jes¨²s Marug¨¢n-Lob¨®n, Fernando Racimo, Gabe S. Bever, Timothy B. Rowe, Mark A. Norell & Arhat Abzhanov. Birds have paedomorphic dinosaur skulls. doi: 10.1038/nature11146
El cr¨¢neo de las aves es el de un dinosaurio joven
La forma del cr¨¢neo aviario es una versi¨®n adulta de los cr¨¢neos juveniles de los Ter¨®podos, un amplio grupo de dinosaurios b¨ªpedos y carn¨ªvoros. As¨ª lo corrobora la revista Nature en un art¨ªculo firmado por un equipo internacional de cient¨ªficos en el que participan paleont¨®logos de la Universidad Aut¨®noma de Madrid.
Un estudio publicado en la revista Nature demuestra que el cr¨¢neo de las aves modernas surgi¨® a trav¨¦s de una secuencia de episodios asociados al acortamiento de las trayectorias de crecimiento en dinosaurios carn¨ªvoros (Ter¨®podos). Este fen¨®meno, conocido como pedomorfosis, implica que la forma del cr¨¢neo aviario es ¡ªen t¨¦rminos generales¡ª una versi¨®n adulta de los cr¨¢neos juveniles de sus ancestros dinosaurianos.
Para llegar a esta conclusi¨®n, un equipo multidisciplinar de cient¨ªficos utiliz¨® una serie de t¨¦cnicas digitales y estad¨ªsticas de medici¨®n de la forma conocidas como t¨¦cnicas de morfometr¨ªa geom¨¦trica. Gracias a estas t¨¦cnicas fue posible comparar la muestra m¨¢s completa recogida hasta la fecha de embriones juveniles y adultos de dinosaurios, tanto f¨®siles como actuales ¡ªconsiderando a las aves como dinosaurios modernos¡ª.
Adem¨¢s de especialistas de la Unidad de Paleontolog¨ªa de la Universidad Aut¨®noma de Madrid (UAM), el equipo de investigaci¨®n que firma el estudio incluye a embri¨®logos de la Universidad de Harvard y a paleont¨®logos de las universidades de Texas y Nueva York y del Museo Americano de Historia Natural (EEUU).
El estudio demuestra que aspectos f¨ªsicos de las aves modernas tan caracter¨ªsticos como el tama?o corporal reducido, los grandes ojos y los cerebros globosos (encefalizados), son el resultado de al menos cuatro episodios sucesivos de acortamiento en el crecimiento normal (desde el estado de embri¨®n al estado adulto) de sus ancestros los Ter¨®podos. Esto explica que los dinosaurios m¨¢s primitivos tuvieran secuencias de crecimiento m¨¢s largas que la de sus descendientes; acortamiento en tiempo de crecimiento que es muy evidente en las aves.
Cuatro etapas de transformaci¨®n
Jes¨²s Marug¨¢n, de la Unidad de Paleontolog¨ªa de la UAM y firmante del art¨ªculo, explica que el primero de los cuatro episodios de acortamiento en el crecimiento de los Ter¨®podos indica un cambio en la morfolog¨ªa general del cr¨¢neo: "m¨¢s cuadrangular en las especies m¨¢s basales o primigenias, como el arcosauromorfo Euparkeria, hacia morfolog¨ªas craneales con cr¨¢neos m¨¢s ligeros y estrechos, como el tiranosaurido Guanlong".
"La segunda etapa es ya el comienzo de la reducci¨®n de la secuencia de crecimiento asociada a un acortamiento de la cara: el emblem¨¢tico Archaeopteryx, el g¨¦nero de aves m¨¢s primitivo que conocemos. Adem¨¢s de la reducci¨®n dr¨¢stica del tama?o corporal, a partir de esta etapa aparecer¨ªan los rasgos m¨¢s distintivos de las aves: su pico, la cefalizaci¨®n y el crecimiento de las ¨®rbitas", complementa el mismo investigador.
Como constata el art¨ªculo, son precisamente estos rasgos que se van acentuando sucesivamente hacia las aves modernas (reducci¨®n en talla y desarrollo cef¨¢lico) los que fueron decisivos en el proceso evolutivo que configur¨® el control mec¨¢nico y neuronal necesario para desarrollar el vuelo.
Para los investigadores este hallazgo no s¨®lo es otra evidencia paleobiol¨®gica de que las aves son dinosaurios. Seg¨²n resaltan, "es tambi¨¦n una demostraci¨®n de que las claves para desentramar la naturaleza de los mecanismos evolutivos radican en estudios integrados, comparando especies extintas con sus especies descendientes vivas que habitan hoy el planeta".
Desarrollo y evoluci¨®n
La relaci¨®n entre las alteraciones en la secuencia del crecimiento (desarrollo embrionario) y el surgimiento de novedades evolutivas en el tiempo, es un hecho ampliamente reconocido en biolog¨ªa. Esta relaci¨®n entre desarrollo y evoluci¨®n queda perfectamente enmarcada en la frase: "Ontogenia recapitula Filogenia", propuesta por el fil¨®sofo y bi¨®logo alem¨¢n Ernst Haeckel en 1892, y conocida como "teor¨ªa de la recapitulaci¨®n".
Esta teor¨ªa sostiene que el desarrollo embrionario de cada especie (ontogenia) refleja la historia evolutiva de dicha especie (filogenia); o, lo que es lo mismo: que cada uno de los estados que el individuo de una especie atraviesa a lo largo de su desarrollo embrionario representa una de las formas adultas que apareci¨® en su historia evolutiva.
Referencia bibliogr¨¢fica:
Bhart-Anjan S. Bhullar, Jes¨²s Marug¨¢n-Lob¨®n, Fernando Racimo, Gabe S. Bever, Timothy B. Rowe, Mark A. Norell & Arhat Abzhanov. Birds have paedomorphic dinosaur skulls. doi:10.1038/nature11146
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