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Biologia

Origen de las plumas

¿Cómo evolucionaron las estructuras epidérmicas más complejas que se conocen? Investigación y Ciencia, la edición española de Scientific American, publica en el número de mayo la elegante teoría de Prum y Brush sobre el origen de las plumas. Ellos mismos escriben el artículo de divulgación, aunque si queréis echar un vistazo al paper científico, está disponible aquí. (No es especialmente difícil, y de todas maneras los abundantes esquemas y dibujos ayudan muchísimo)

Fruto de la fascinante conexión evo-devo (evolución y desarrollo), la teoría parece estar teniendo una cálida acogida, entre otras cosas porque la evidencia de la biología molecular la apoya coherentemente. Aquí va un breve resumen con comentarios de mi cosecha:

En las aves, las plumas comienzan a desarrollarse como pequeñas "espinas" que surgen de la epidermis. Ése sería también el primer paso evolutivo: una novedad en la piel de un reptil (pues no se trata de una escama), pero de estructura muy sencilla. Los autores sitúan el origen de esas "espinas" en los dinosaurios terópodos primitivos, aunque podrían ser mucho más antiguas: hay un fósil chino que muestra largas fibras huecas sobre la cola, y pertenece a Psittacosaurus, un dinosaurio muy alejado de los terópodos. Estas espinas podrían endurecerse y agrandarse, adquiriendo una función de defensa, o bien hacerse flexibles y finas ¡Los pelos de Sinosauropteryx prima!

En el segundo estadio, la parte interior del tubo hueco se diferencia en varias fibras. Cuando la cubierta externa del tubo se rompe y se desprende (cosa que ocurre en las aves actuales), lo que queda es un haz de fibras simples, un mechón de "pelos" insertado en la base o cálamo. Los "pelos" de algunos dinosaurios de la formación Yixian (China), como Beipiaosaurus son de ese modo: haces de fibras unidas en la base.

El siguiente estadio es algo más complejo. Quedan dos cosas importantes por evolucionar en una pluma: el raquis (el eje central), y las bárbulas (ramitas que salen de las barbas y se entrecruzan, estabilizando el conjunto). ¿Qué se forma primero? Da igual: el orden de los estadios 3A y 3B no altera el resultado final: la pluma pennácea, que ya tiene ya la típica forma plana cuando sale de su espina-cascarón y se despliega. El raquis, según Prum y Brush, aparece porque las fibras empiezan a formarse helicoidalmente dentro del tubo. Eso crea una zona de fusión longitudinal (¡en ese pdf están los dibujos!) que se convierte en el tronco de la pluma. Las bárbulas se forman por una pequeña diferenciación de las fibras ya mencionadas, que les hace saltar a un nivel más de complejidad, y, de paso, mejorar el aislamiento térmico del animal.
Por deducción filogenética, muchos terópodos tendrían plumas con raquis, bárbulas, o ambas estructuras. El tiranosaurio podría ser uno de ellos, aunque a causa de su gran tamaño, es posible que el adulto quedara desnudo (las avestruces pierden las plumas del cuello y las patas durate su crecimiento, pues de lo contrario su cuerpo se recalentaría demasiado).

En el estadio 4, una nueva diferenciación de las bárbulas dar lugar al tercer nivel de ramificación: los ganchitos de tipo "velcro" que unen las bárbulas entre sí, impidiendo que la pluma se deshilache. Tenemos ya una señora pluma, idéntica a las que protegen y adornan el cuerpo de las aves actuales. Estas plumas, y también las del estadio anterior, pueden formar atractivos abanicos de colores, superficies que dan sombra a los huevos, extensiones que ayudan a cazar, a saltar, a planear... Sus posibilidades funcionales y evolutivas son enormes, pero tienen inconvenientes: El animal está obligado a "peinarlas" cada cierto tiempo, pues de lo contrario se quedan hechas un guiñapo.
Las aves cuidan sus plumas con el pico; la flexibilidad de su cuello les permite llegar a cada rincón emplumado. Sin duda, muchos dinosaurios terópodos no podían, y quizá por eso tuvieran sus plumas pennáceas restringidas a ciertas partes del cuerpo. Caudipteryx, aunque parece un tío muy flexible, las tiene principalmente en los brazos y la punta de la cola; el resto de su cuerpo está cubierto, si no me equivoco, con plumas del estadio 2.

Queda un sencillo refinamiento: en el estadio 5, la aparición de más barbas en una zona del tubo da lugar al desarrollo de una pluma asimétrica, como las que tienen en las alas las aves voladoras y también el probable planeador arborícola Microraptor. La pluma asimétrica es aerodinámica: el lado estrecho es más duro y está algo curvado; es el lado que corta el aire. En el jurásico, con Archaeopteryx, la conquista dinosauriana del cielo ya había comenzado.

Un comentario sobre las ilustraciones de Investigación y Ciencia:
¡Son espectaculares! El artista es Kazuhiko Sano, y ha logrado algo difícil: que los dinosaurios emplumados sigan pareciendo peligrosos e inquietantes; con el parentesco del pollo y el pato, pero sin su "ridiculez".
Como soy muy tiquismiquis, menciono dos detalles que podrían mejorarse. Las manos de Sinornithosaurus están "al revés": se doblan hacia atrás en lugar de hacia adelante. Y la cobertura del cuerpo es escasa, las plumas están pintadas tímidamente, dejando entrever la piel. ¡Pero ahí están los fósiles: estos bichos tenían un denso plumaje, un abrigo de calidad!

© El Paleo-freak



_________
*The evolutionary origin and diversification of feathers. Richard O. Prum & Alan H. Brush. Quarterly Review of Biology 77 (3):261-295 (2002)

2003-05-21 | Haz un comentario (hay 34)


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Comentarios

1
De: Algernon Fecha: 2003-05-21 06:50

Noticia muy interesante, PaleoFreak :)

"El tiranosaurio podría ser uno de ellos, aunque a causa de su gran tamaño, es posible que el adulto quedara desnudo "

xDDD Pobrecito, seguro que se ruborizaba por la verguenza :P

Por cierto, a mí un condor, aunque tenga plumas, no me hace reir :P (Pero sí, estoy de acuerdo en que es dificil pintar esos dinosaurios sin que parezcan pollos dificiles de asar)...



2
De: El PaleoFreak Fecha: 2003-05-21 06:58

O un águila. Pero hasta ahora, en mi opinion, ningún paleoartista ha sabido dar un carácter "aquilino" a los raptores.



3
De: jose Fecha: 2006-09-15 15:49

hola, ¿dónde están esas ilustraciones de Investigación y ciencia?



4
De: El PaleoFreak Fecha: 2006-09-15 16:09

Me temo que en la revista Investigación y Ciencia. Mayo del 2003. Ya sabes: papel.



5
De: El Diablosaurus infernalis Fecha: 2006-09-15 16:19

Protopluma
Cortecia de la Wikipedia


Una protopluma es una estructura quitinosa, conocida sólo por hallazgos fósiles, que se puede considerar con toda probabilidad como el modelo precursor de la pluma moderna observada en las aves actuales.

Las protoplumas son estructuras filamentosas, similares a pelos o cerdas, que nacen en grupos de 5 en 5 y resultan muy semejantes al cañón central de una pluma moderna, pero carecen de las ramificaciones características de éstas, las llamadas barbas y bárbulas. Encontradas en diversos grupos de terópodos, pueden aparecer como el único recubrimiento del animal (Alvarezsauria, Compsognathidae, Therizinosauridae, Tyrannosauroidea) o acompañando a plumas auténticas más desarrolladas (Oviraptorosauria). Este último caso indica que las plumas modernas no aparecieron originalmente en todo el cuerpo, sino en partes concretas del mismo (brazos, cola) y que posteriormente se fueron extendiendo hasta recubrir la mayor parte del animal, como ya ocurre en Dromaeosauridae, Troodontidae y las propias aves (Avialae).

Parece claro que el origen de las protoplumas está en la elongación de pequeñas escamas originales hasta formar un recubrimiento externo de aspecto y función similar al pelaje de los mamíferos, que permitía mantener el calor corporal del animal. La transición hacia las plumas, por medio de la ramificación lateral de las protoplumas, pudo darse por motivos de exhibición en el apareamiento o bien como medio para mantenerse aún más caliente. Hallazgos fósiles como los del troodóntido chino Mei long indican que al menos algunos terópodos usaban la cola y brazos para arroparse mientras dormían, y en otros como los del bien conocido Oviraptor del Desierto de Gobi se han encontrado evidencias de que las plumas de los brazos se usaban como recubrimiento de los huevos durante la incubación. En cualquier caso, parece claro que la presión evolutiva que originó las primeras plumas no estaba relacionada en modo alguno con el vuelo.
El momento exacto de aparición de las protoplumas parece, no obstante, difícil de determinar. Los primeros fósiles que las presentan aparecen en la transición del Jurásico al Cretácico, representados por formas como Sinosauropteryx que, paradójicamente, es casi un contemporáneo de la primera ave conocida, Archaeopteryx, que presentaba exclusivamente plumas auténticas, lo que indica que el origen de la estructura es mucho más antiguo. Paralelamente, se ha comunicado el descubrimiento de estructuras similares en al menos un ornitisquio (Psittacosaurus) e incluso se han observado similitudes con las conocidas estructuras pilosas de los pterosaurios. De confirmarse que las fibras halladas en los tres tipos de animales poseen un origen común, la fecha de aparición de las protoplumas sería anterior a la separación evolutiva entre dinosaurios y pterosaurios, que se estima en el Triásico medio, y por tanto sería una estructura presente originalmente en todos los dinosaurios y sus más inmediatos antepasados, los lagosúquidos. Las impresiones de piel desprovistas de plumas o protoplumas que se conocen (Anatosaurus, Carnotaurus, Tyrannosaurus, etc.) podrían deberse a una pérdida posterior del recubrimiento externo debido a la gran masa corporal de estos animales (la misma razón por la que los rinocerontes y elefantes actuales carecen prácticamente de pelo) o por otras razones.

Que les parece este documento



6
De: El PaleoFreak Fecha: 2006-09-15 16:28

Es incorrecta la explicación del origen de las protoplumas. Practicamente nadie cree ya derivasen de la ramificación de una escama.
Curioso lo de los grupos de 5 en 5. Nunca lo había leído.
También es demasiado contundente cuando dice "parece claro que la presión evolutiva que originó las primeras plumas no estaba relacionada en modo alguno con el vuelo". Pues no, no está nada claro. Los animales con plumas más primitivos que se conocen, precisamente son voladores.



7
De: Anónimo Fecha: 2006-09-15 16:31

Muy bien escrito, excepto lo de 'cortecia' donde debería poner 'cortesía'.



8
De: El Diablosaurus infernalis Fecha: 2006-09-15 16:33

Pues ya ves PaleoFreak esta informacion la saque de la Wikipedia



9
De: El Diablosaurus infernalis Fecha: 2006-09-15 16:35

Tienes razon Anonimo, pero se me paso



10
De: El PaleoFreak Fecha: 2006-09-15 16:43

Se me había pasado lo de que la protopluma es una estructura "quitinosa".
Je, je.
¡¡Queratina!! No quitina. La quitina es la del exoesqueleto de los insectooooos
:o)



11
De: El Diablosaurus infernalis Fecha: 2006-09-15 16:47

Entonces PaleoFreak esa informacion es correcta, incorrecta u obsoleta



12
De: El PaleoFreak Fecha: 2006-09-15 18:17

Acabo de cambiar la información de la wikipedia :o)
Clastito, lárgate.



13
De: Anónimo Fecha: 2006-09-15 18:22

Quien es Clastito ahora



14
De: El Diablosaurus infernalis Fecha: 2006-09-15 18:31

Oye si es cierto, acabo de entrar a la Wikipedia y si, ya esta otra infomación tu si que tienes influencias PaleoFreak



15
De: Anónimo Fecha: 2006-09-15 18:32

si no le gusta al paleofeak lo quita



16
De: Anónimo Fecha: 2006-09-15 18:34

como dijo el paleofreak largate Clastito



17
De: El Diablosaurus infernalis Fecha: 2006-09-15 18:37

No entiendo PaleoFreak, porque se pelean



18
De: El PaleoFreak Fecha: 2006-09-15 18:37

No hacen falta influencias: cualquiera puede ingresar en la Wikipedia y hacer cambios. Tú mismo puedes ponerte a ello en 5 minutos. Lo único un poco complicado son la convenciones y normas para editar, pero hay una buena ayuda.



19
De: El Diablosaurus infernalis Fecha: 2006-09-15 18:40

Ese poder que tiene la Internet tiene que tratarse con cuidado o alguien podria poner información falsa o algo asi



20
De: El PaleoFreak Fecha: 2006-09-15 18:40

Diablosaurus, como te dije la otra vez, no hace falta que cambies de nick cuando quieras criticarme ;o)

No voy a vetar a nadie por ese motivo, te lo aseguro.



21
De: El Diablosaurus infernalis Fecha: 2006-09-15 18:43

Yo te lo juro que yo no fui, jejeje, no pero en serio yo no cambie mi nick, en mi computadora esta registrado El Diablosaurus infernalis y no puedo cambiarla



22
De: El PaleoFreak Fecha: 2006-09-15 18:46

De acueeeeerdo.
Pero tenlo en cuenta ;o)



23
De: El Diablosaurus infernalis Fecha: 2006-09-15 18:51

Yo te respeto PaleoFreak, te lo aseguro, pero cambiando de tema, entonces las plumas no evolucionaron en linea recta, sino que cadacual evoluciono un tipo de plumas diferntes y solo el de las aves subsistio



24
De: El Diablosaurus infernalis Fecha: 2006-09-15 18:55

Ver las plumas de algunos Therizinosaurios, son diferentes las de los Dromaeosaurios, o a la de los Tyranosaurios (Dilong) e incluso a la de las aves, todos tienen plumas pero para difernte fin.



25
De: El PaleoFreak Fecha: 2006-09-15 19:18

Las plumas de los therizinosaurus, que yo sepa, son protoplumas similares a las del Dilong o el Sinosauropteryx.



26
De: El Diablosaurus infernalis Fecha: 2006-09-15 19:25

Tienes razon PaleoFreak, se me trabaron los dedos jejejeje



27
De: yuriko Fecha: 2008-07-21 23:16

es genial su pagina pero le falta mas imagenes para profundisar el tema, or favor



28
De: Anónimo Fecha: 2008-10-01 22:00

que feo



29
De: Anónimo Fecha: 2008-10-03 00:23

fghfujty



30
De: andrea Fecha: 2008-12-02 16:32

wno pues me parece muy mal



31
De: Anonimo Fecha: 2008-12-02 16:34

olaaaaaaaaaazazaaaaa


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32
De: Txema M Fecha: 2011-02-15 19:26

Paleo: en el National Geographic de éste mes sale un artículo de Carl Zimmer sobre la evolución de las plumas. Creo haberte leído que Zimmer es autor de un blog que sigues; como no sé inglés me picó la curiosidad por leerle en castellano.

No sé si aporta algo nuevo. Tal vez la hipótesis de que las primeras plumas no sólo sirvieron (en su función motora) como ayuda para el planeo sino también para la huída en una subida cuesta arriba (en una rama, por ejemplo).



33
De: El PaleoFreak Fecha: 2011-02-15 20:28

Aún no he leído despacio el artículo de Zimmer, pero así por encima me pareció que no había sorpresas.
Lo de la subida cuesta arriba es difícil, porque requiere una capacidad de aleteo muy potente que al parecer solo aparece en las aves avanzadas.



34
De: erika lopez Fecha: 2011-11-22 20:40

eso es muy iteresante vdd



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