El pico móvil evolucionó antes de la extinción masiva que mató a todos los grandes dinosaurios
Los fragmentos fosilizados de un esqueleto, escondidos dentro de una roca del tamaño de una naranja, han ayudado a derribar una de las suposiciones más antiguas sobre los orígenes de las aves modernas.
Investigadores de la Universidad de Cambridge y el Natuurhistorisch Museum Maastricht descubrieron que una de las características clave del cráneo que caracteriza al 99% de las aves modernas, un pico móvil, evolucionó antes de la extinción masiva que mató a todos los grandes dinosaurios, hace 66 millones de años.
Este hallazgo también sugiere que los cráneos de avestruces, emús y sus parientes evolucionaron "al revés", volviendo a una condición más primitiva después que surgieron las aves modernas.
Usando técnicas de tomografía computarizada, el equipo de Cambridge identificó huesos del paladar, o el techo de la boca, de una nueva especie de gran ave antigua, a la que llamaron Janavis finalidens. Vivió al final de la era de los dinosaurios y fue una de las últimas aves dentadas en vivir. La disposición de los huesos del paladar muestra que este "dino-pájaro" tenía un pico móvil y especializado, casi indistinguible del de la mayoría de las aves modernas.
Durante más de un siglo, se supuso que el mecanismo que permitía un pico móvil evolucionó después de la extinción de los dinosaurios. Sin embargo, el nuevo descubrimiento sugiere que debe reevaluarse nuestra comprensión de cómo surgió el cráneo del pájaro moderno.
Cada una de las aproximadamente 11.000 especies de aves en la Tierra hoy en día se clasifica en uno de dos grupos generales, según la disposición de los huesos del paladar. Los avestruces, los emús y sus parientes se clasifican en el grupo paleognato o "mandíbula antigua", lo que significa que, como los humanos, los huesos del paladar están fusionados en una masa sólida.
Todos los demás grupos de aves se clasifican en el grupo neognato o "mandíbula moderna", lo que significa que sus huesos del paladar están conectados por una articulación móvil. Esto hace que sus picos sean mucho más cualificados, útiles para la construcción de nidos, el aseo, la recolección de alimentos y la defensa.
Los dos grupos fueron clasificados originalmente por Thomas Huxley, el biólogo británico conocido como el "Bulldog de Darwin" por su apoyo vocal a la teoría de la evolución de Charles Darwin. En 1867 dividió todas las aves vivas en grupos de mandíbulas "antiguas" o "modernas". La suposición de Huxley era que la configuración de la mandíbula "antigua" era la condición original de las aves modernas, y que la mandíbula "moderna" surgió más tarde.
"Esta suposición se ha dado por sentada desde entonces", dijo el autor principal del artículo, el Dr. Daniel Field, del Departamento de Ciencias de la Tierra de Cambridge. "La razón principal por la que esta suposición ha perdurado es que no hemos tenido ningún paladar fósil de pájaro bien conservado del período en que se originaron las aves modernas".
Imagen: Fósil de Janavis finalidens
El fósil, Janavis, se encontró en una cantera de piedra caliza cerca de la frontera belga-holandesa en la década de 1990 y se estudió por primera vez en 2002. Data de hace 66,7 millones de años, durante los últimos días de los dinosaurios. Dado que el fósil está encerrado en roca, los científicos de ese momento solo podían basar sus descripciones en lo que podían ver desde el exterior. Describieron los trozos de hueso que sobresalían de la roca como fragmentos de huesos del cráneo y del hombro, y volvieron a almacenar el fósil de anodino aspecto.
Casi 20 años después, el fósil fue prestado al grupo de Field en Cambridge, y el Dr. Juan Benito, entonces un estudiante de doctorado, comenzó a darle otra mirada.
"Desde que este fósil se describió por primera vez, comenzamos a utilizar tomografías computarizadas en fósiles, lo que nos permite ver a través de la roca y ver el fósil completo", dijo Benito, ahora investigador postdoctoral en Cambridge y autor principal del artículo. "Teníamos grandes esperanzas puestas en este fósil: originalmente se decía que tenía material de cráneo, que a menudo no se conserva, pero no pudimos ver nada que pareciera provenir de un cráneo en nuestras tomografías computarizadas, así que nos dimos por vencidos y dejamos el fósil a un lado".
Imagen: Paladar de Janavis finalidens en comparación con el de un faisán y un avestruz. La anatomía del paladar de Janavis probablemente se aproxime a la del ancestro común más reciente de todas las aves vivas, y es más similar a la de las aves parecidas a pollos y patos, como los faisanes, que a las aves como los avestruces y los emús, que antes se pensaba para exhibir la condición de ave ancestral. Crédito: Juan Benito y Daniel Field, Universidad de Cambridge
Durante los primeros días del confinamiento por la COVID-19, Benito volvió a sacar el fósil. "Las descripciones anteriores del fósil simplemente no tenían sentido: había un hueso que realmente me desconcertó. No podía ver cómo lo que se describió por primera vez como un hueso del hombro podría ser en realidad un hueso del hombro", dijo.
"Fue mi primera interacción en persona en meses: Juan y yo tuvimos una reunión al aire libre socialmente distanciada, y él me pasó el misterioso hueso fósil", dijo Field, quien también es curador de ornitología en el Museo de Zoología de Cambridge. "Pude ver que no era un hueso del hombro, pero había algo familiar en él".
"Entonces nos dimos cuenta de que habíamos visto un hueso similar antes, en un cráneo de pavo", dijo Benito. "Y debido a la investigación que hacemos en Cambridge, tenemos en nuestro laboratorio cosas como cráneos de pavo, así que sacamos uno y los dos huesos eran casi idénticos".
Imagen: Reconstrucción artística del último pájaro dentado conocido del mundo, Janavis finalidens
La comprensión de que el hueso era un hueso del cráneo, y no un hueso del hombro, llevó a los investigadores a concluir que la condición de "mandíbula moderna" no fusionada, que comparten los pavos, evolucionó antes que la condición de "mandíbula antigua" de los avestruces y sus parientes. Por una razón desconocida, los paladares fusionados de avestruces y sus parientes deben haber evolucionado en algún momento después de que ya se establecieran las aves modernas.
Dos de las características clave que usamos para diferenciar a las aves modernas de sus ancestros dinosaurios son un pico sin dientes y una mandíbula superior móvil. Si bien Janavis finalidens todavía tenía dientes, lo que lo convertía en un ave premoderna, la estructura de su mandíbula es la del tipo moderno y móvil.
"Usando análisis geométricos, pudimos demostrar que la forma del hueso fósil del paladar era extremadamente similar a la de los pollos y patos vivos", dijo Pei-Chen Kuo, coautor del estudio. La coautora Klara Widrig agregó: "Sorprendentemente, los huesos del paladar de las aves que son menos similares a los de Janavis son de avestruces y sus parientes". Tanto Kuo como Widrig son estudiantes de doctorado en el laboratorio de Field en Cambridge.
Imagen derecha: Reconstrucción artística del último pájaro dentado conocido del mundo, Janavis finalidens. Esta reconstrucción se basa en los huesos fósiles originales de Janavis y en comparaciones con su pariente cercano Ichthyornis, así como en la inspiración de las aves marinas modernas, como las gaviotas y los petreles. Janavis era una ave gran marina con alas largas y dientes en las mandíbulas, y habría cazado peces y calamares en los mares cálidos del Cretácico superior. Crédito: Philip Krzeminski
"La evolución no ocurre en línea recta", dijo Field. "Este fósil muestra que el pico móvil, una condición que siempre habíamos pensado que era posterior al origen de las aves modernas, en realidad evolucionó antes de que existieran las aves modernas. Hemos estado completamente al revés durante más de un siglo en nuestras suposiciones de cómo evolucionó el cráneo de pájaro moderno".
Los investigadores dicen que si bien este descubrimiento no significa que deba volver a dibujarse todo el árbol genealógico de las aves, sí reescribe nuestra comprensión de una característica evolutiva clave de las aves modernas.
¿Y qué pasó con Janavis? Al igual que los grandes dinosaurios y otras aves dentadas, no sobrevivió al evento de extinción masiva al final del período Cretácico. Los investigadores dicen que esto puede deberse a su gran tamaño: Janavis pesaba alrededor de 1,5 kilogramos y tenía el tamaño de un buitre moderno.
Es probable que los animales más pequeños, como el "wonderchicken (pollo maravilloso)", identificado por Field, Benito y sus colegas en 2020, que proviene de la misma área y vivió junto a Janavis, tuvieran una ventaja en este punto de la historia de la Tierra, ya que tenían que comer menos para sobrevivir. Esto habría sido beneficioso después que el asteroide golpease la Tierra y interrumpió las cadenas alimentarias globales.
Los hallazgos se publican en la revista Nature: Cretaceous ornithurine supports a neognathous crown bird ancestor
