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Los dinosaurios que perdieron sus garras: nuevas claves en la evolución de la mano de las aves

27/01/2021
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A la izquierda, el fósil de la mano prensil y con garras de una de las primeras aves Mesozoicas, Jeholornis curvipes. A la derecha, un buitre leonado (Gyps fulvus) desplegando sus alas / Sergio Martínez Nebreda

Un equipo internacional liderado desde la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) ha estudiado por primera vez la evolución de la mano de las aves a partir de su origen en dinosaurios no voladores. El trabajo, publicado en un volumen especial del Museo Americano de Historia Natural de Nueva York, revela detalles inesperados gracias a una novedosa metodología para el análisis de formas biológicas.

La historia evolutiva de las aves se remonta a un linaje de dinosaurios carnívoros que vivió a finales del Jurásico, hace aproximadamente 160 millones de años y cuyo nombre —manirraptores— alude a sus manos, estructuras prensiles con fuertes garras. Dentro de este linaje (al que perteneció el célebre Velociraptor) se diferenciarían algunas formas voladoras, dando lugar entre ellas a las aves, representadas hoy en día por más de diez mil especies, uno de los grupos de vertebrados más diversos del planeta.

Los dinosaurios manirraptores eran bípedos emplumados, depredadores ágiles y generalmente de pequeña talla. La asombrosa transformación evolutiva de la estructura a la que deben su nombre continúa siendo uno de los temas más sugerentes en paleontología y biología evolutiva. ¿Cómo una mano con dedos largos y prensiles dotados de grandes garras logró transformarse en una estructura reducida sin garras y englobada dentro de un ala carnosa y emplumada?

Paleontólogos de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) aportan ahora sorprendentes respuestas a esta pregunta en un trabajo que firman junto a investigadores de la Universidad de Oxford (UK), la Universidad Complutense de Madrid (UCM) y el Museo de Historia Natural de Los Ángeles (EE UU), como parte de un volumen especial sobre evolución de dinosaurios y origen de las aves del Bulletin of the American Museum of Natural History (Nueva York).


Un cambio gradual hacia manos con menos elementos y más parecidas entre sí

Gracias al diseño de una metodología de análisis de la forma, el estudio muestra por primera vez cómo se transformó la anatomía de la mano, reflejando un cambio gradual desde los primeros dinosaurios manirraptores no aviarios, pasando por las primeras aves, hasta su consecución en las aves modernas.

“De este modo logramos visualizar nítidamente la tendencia evolutiva que caracterizó esta transición, pasando por la reducción y pérdida gradual de falanges en un orden concreto. Los dedos que más se redujeron fueron las equivalentes en nuestra mano al pulgar y el corazón”, explica Jesús Marugán Lobón, profesor de la UAM y coautor del trabajo.

“A pesar de la enorme diversidad de aves que existe hoy y de la gran especialización biomecánica que exige el vuelo —detalla el investigador— nos sorprendió advertir que la diversidad de formas de las manos de aves actuales queda claramente eclipsada por la diversidad anatómica de las manos de los dinosaurios no aviarios del registro fósil”.

Por su parte, Sergio Martínez Nebreda, doctorando de la UAM y primer autor del trabajo, destaca otro de los detalles inesperados que reveló el estudio: “Identificamos que en los dinosaurios manirraptores que precedieron a las aves existe cierta dependencia entre la proporción de los dedos y el tamaño de la mano, lo que en biología conocemos como alometría. Lo sorprendente es que en las aves modernas esta asociación desaparece completamente; aves de tamaños totalmente distintos, como un gorrión y un pelícano, tienen manos anatómicamente muy parecidas”.

Estas observaciones permitieron a los investigadores deducir que la disminución de la diversidad anatómica en las formas previas a las aves modernas (algunas ya voladoras) implicó una compleja reorganización evolutiva que quizás no dependió únicamente del vuelo.

Según detallan en el trabajo, la colisión del famoso meteorito que acabó con el resto de dinosaurios podría estar relacionada con esta tendencia evolutiva, diezmando la diversidad de dinosaurios del linaje que sobrevivió a esta extinción. “Este descubrimiento —aseguran los investigadores— abre una vía para estudiar nuevos mecanismos involucrados en la evolución de las aves”.


Una metodología clave para estudiar estructuras articuladas

“Las estructuras complejas y articuladas como las manos son muy difíciles de estudiar en contextos evolutivos a grandes escalas temporales, ya que pueden aparecer en el registro fósil con posiciones no naturales o incluso desarticuladas”, explica Guillermo Navalón, coautor del trabajo e investigador posdoctoral en la Universidad de Oxford.

Este estudio en dinosaurios fue posible gracias a una metodología de análisis de formas biológicas diseñada por los propios investigadores a partir de la adaptación de modelos matemáticos, a la que denominaron Análisis Procrustes Unidimensional (OPA, por sus siglas en inglés), y la cual, destacan, podría utilizarse para investigar la evolución de estructuras articuladas en cualquier otro grupo de organismos.

“Podría aplicarse en investigaciones futuras sobre otros linajes que hayan protagonizado cambios evolutivos similares, como los que sucedieron en el paso del medio arbóreo al aéreo en las manos de pterosaurios y murciélagos, o las transiciones entre el medio acuático y el terrestre de muchos grupos vertebrados, por citar algunos ejemplos”.

 

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Referencia bibliográfica:

Nebreda, S.M., Navalón, G., Menéndez, I., Sigurdsen, T., Chiappe, L.M., Marugán-Lobón, J. 2020. Disparity and macroevolutionary transformation of the maniraptoran manus. In Pittman, M. and X. Xu (editors), Pennaraptoran theropod dinosaurs: past progress and new frontiers: 183-203. New York: Bulletin of the American Museum of Natural History.


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