El pico: la "navaja suiza" de las Aves

Querida hija:

Seguramente el pico es, junto con las plumas y las alas, el rasgo distintivo de las Aves. Merced a esta maravillosa herramienta, versátil como pocas, las Aves fueron los únicos Dinosaurios que sobrevivieron a la extinción de hace 65 millones de años. Pero no es mucho lo que sabemos sobre él: ¿cuál es su composición? ¿cómo se originó?, ¿qué servicios presta a sus propietarios?. Voy a hablarte hoy aquí de la verdadera "navaja suiza" de las Aves.

La variedad de formas y tamaños en picos de aves es asombrosa

Naturaleza y Anatomía

El pico no es exclusivo de las Aves: otros vertebrados como las tortugas, el ornitorrinco o algunos Dinosaurios (de lo que te hablaré más adelante) e invertebrados como pulpos y calamares también disponen de él. Ahora bien, es en las Aves donde esta parte de la anatomía ha alcanzado un desarrollo verdaderamente esplendoroso en tipos y tamaños. No hay un Ave sin su pico, y esto lo convierte en un rasgo distintivo y definitorio de esta Clase de Vertebrados.

Anatómicamente hablando, el pico no es más que un conjunto de huesos mandibulares modificados. En la mandíbula superior, la "valva" superior del pico está formado por dos huesos: el premaxilar y el maxilar, mientras que la valva inferior está formado por una serie de huesos que se han fusionado: el dental, el suprangular, el angular y el articular. Estas dos valvas han adoptado diversas formas, pero en general suponen una proyección del rostro hacia adelante, en lo que a las mandíbulas se refiere.

Anatomía básica de un pico

Pero el pico no sólo se compone de ciertos huesos mandibulares modificados: estos huesos están recubiertos por un estuche córneo denominado ranfoteca, que está formado por queratina, la misma sustancia que forma los pelos, las uñas o los cuernos del rinoceronte. Esta ranfoteca normalmente está formada por piezas enteras, esto es, una pieza por cada valva pero en algunas familias está compuesta de varias piezas articuladas entre sí, como sucede con los Procelariformes (como en los albatros), o en los Charadriiformes, donde por ejemplo, en el frailecillo (Fratercula arctica) se desarrollan ciertos revestimientos en el pico en la época de la reproducción, que se eliminarán tras la misma en una muda parcial.

La parte más dura del pico de cualquier ave es la punta y los bordes. Es normal que así sea, ya que son las partes del pico que "inciden" en cualquier cuerpo exterior o posible alimento. En otros grupos, como las Anseriformes, el pico culmina en un extremo llamado uncina, rico en corpúsculos táctiles denominados Corpúsculos de Herbst. Cuando te hable más adelante sobre los principales tipos de picos, te hablaré de ello.

El color de los picos, en parte, es consecuencia de unos pigmentos llamados carotenoides, que provienen de lo que come el animal. También el estado hormonal del pájaro influye en el color del pico: en muchas especies, el color se aviva durante el periodo de celo.

El color del pico a menudo es consecuencia de la alimentación

En algunas Aves, como en las palomas, algunas Psitaciformes y aves rapaces, la base del pico está recubierta de una piel llamada cera, rica también en corpúsculos táctiles. Aquí pueden abrirse las fosas nasales, o en cualquier otra parte de la valva superior de cada pico.

No podemos hablar de un verdadero dimorfismo sexual en el pico de las aves, si bien entre los picos del macho y la hembra de la mayoría de las aves limícolas suele haber pequeñas diferencias que ayudan a la pareja a explotar diferentes ámbitos ecológicos, reduciendo así la competencia entre especies. Pero sí hay un caso asombroso de extremo dimorfismo sexual en un ave neocelandesa, desafortunadamente exterminada: el huia (Heteralocha acutirostris), endémica de la Isla Norte, cuya hembra tenía un pico largo, fino y curvado mientras que el macho tenía un pico más recto y más corto.

El huia neocelandés era un caso extremo de dimorfismo sexual en aves

Existen dos teorías acerca de este acusado dimorfismo. La primera de ellas, que la escasez de competidores estimuló la alimentación de ambos sexos usando diferentes nichos alimentarios. La otra teoría es que uno de los dos picos (no se especifica cuál) sería usado como reclamo sexual para atraer a la pareja.

Origen del pico de las Aves

El asunto del origen del pico de las Aves es una línea de investigación actualmente abierta, es decir, que aún no hay una respuesta inequívoca al respecto. Te hablaré aquí de las teorías que se manejan más ampliamente y las discutiremos, pero sí hay una cosa que ya te puedo adelantar al respecto: el pico no es una adquisición evolutiva de las Aves, sino que ya había aparecido antes en varios tipos de Dinosaurios. 

No debes perder de vista que, desde el punto de vista taxonómico, las Aves descienden de Dinosaurios Terópodos durante el Periodo Jurásico, hace entre 165 y 150 millones de años, y no hay razón para no seguir considerándolas Dinosaurios.

El primer dato que nos llama la atención es que las primeras Aves, tal como evolucionaron desde los Terópodos, no tenían pico. En efecto, estas primeras Aves como Archaeopteryx tenían un rostro con cierta tendencia a alargarse, y con dientes. El pico fósil más antiguo que se conoce perteneció a Ichthyornis dispar, un ave marina que vivió en Norteamérica hace unos 90 millones de años. Este ave, además de un pico perfectamente conformado y funcional, tenía también dientes. Por lo visto, la presencia de dientes no era incompatible con el desarrollo del pico, pero se ha demostrado que las Aves perdieron los dientes en el transcurso de la Evolución. Se ha demostrado experimentalmente que las Aves tienen todavía la "capacidad" de desarrollar dientes heredada de sus antepasados reptilianos, pero los mecanismos genéticos que estimulan el crecimiento dental fueron truncados durante dicha Evolución. 

Las primeras aves no tenían pico, como Archaeopteryx

Pero las Aves tampoco han sido originales en eso de perder los dientes. La falta de dientes se denomina "edentulismo", y ha aparecido independientemente en varias líneas de Vertebrados antes que en las Aves: en los Pterodontidae y Azhdarchidae, que eran pterosaurios, Caenagnathoidea, que eran Dinosaurios Terópodos, en los Ornithomimosauria, también Terópodos, y de forma parcial en los Ornitischia y otros Dinosaurios como Therizinosauroidea,  en Incisivosaurus y en Aves primitivas como Confuciusornis o Gobipteryx.

Por cierto, todos los Dinosaurios Ornitisquios tenían pico, pero las Aves no descienden de esa línea de Dinosaurios, sino de la línea de los Terópodos. En resumen: no queda demostrado que las Aves heredaran el pico de sus antepasados Dinosaurios, sino que lo desarrollaron independientemente a lo largo de la Evolución, y que la pérdida de sus dientes en principio no tenía nada que ver con desarrollar o no un pico.

Aparición del edentulismo en diversas líneas de Saurópsidos. Fuente: T. Yang/ P. Sander, The Origin of Bird's beak: new insights from dinosaurs incubation period

La teoría más clásica sostiene que las Aves desarrollaron su pico debido a adaptaciones alimentarias, es decir, hablaríamos de una razón ecológica. Cierto es que el pico permite a las Aves alimentarse de un cierto número y tipo de alimentos que quedan fuera del alcance de los Reptiles modernos, y no es menos cierto que la explosiva radiación evolutiva de las Aves se dio justamente cuando se extinguieron los Dinosaurios no alíanos hace 65 millones de años, cuando multitud de nichos alimentarios debieron quedar sin ocupante.

Sin embargo, hay serias objeciones a esta teoría. La primera de ellas, que molecularmente se ha comprobado que en la formación del pico durante el desarrollo embrionario no está afectado por ningún gen relacionado con la dieta. La segunda de ellas, es la idea de que la gran "oferta" de nichos ecológicos vacíos tras la extinción de los Dinosaurios más bien debió estimular la gran variedad de formas y tamaños de picos actuales, pero no la formación del pico como estructura en sí misma: no olvides lo que te he comentado más arriba: que el pico más antiguo que se conoce data de hace 90 millones de años, cuando los Dinosaurios estaban aún en todo su esplendor y les quedaba todavía "cuerda" para otros 30 millones de años.

Los estudios en embriología de Dinosaurios, y su comparación con la embriología de las Aves actuales han dado lugar a una segunda teoría, bastante interesante. Esta teoría apunta a que el edentulismo acortaba el periodo de incubación de los huevos de Dinosaurio, algo ventajoso de cara a la Selección Natural porque acortar un periodo de incubación reduce el riesgo de depredación de los huevos en el nido por parte de depredadores. Así, Limusaurus (Theropoda) perdía sus dientes poco tiempo tras eclosionar del huevo y se ha teorizado que, en los ascendientes de las Aves modernas, los embriones fueron perdiendo los dientes antes de eclosionar.

Ichthyornis dispar es el ave con el pico más antiguo conocido

La objeción a esta teoría es que no queda clara la relación entre edentulismo y la formación del pico en sí mismo, y por el hecho de que otros Vertebrados que poseen pico y no tienen dientes, como en las tortugas, los periodos de incubación no son necesariamente cortos.

Con lo que volvemos al punto de partida. Tal vez el comprender cómo se formó el pico de las Aves pueda arrojar algo de luz sobre el por qué se originó. Creo que esa es la pregunta que deberíamos formularnos: ¿por qué y para qué se originó el pico? y no ¿cómo se originó?.

Considera a las Aves como lo que son: Dinosaurios con plumas. Si tienes en mente lo que es un Dinosaurio, verás que sus cráneos son normalmente alargados, con mandíbulas largas y poderosas. Pero sus embriones tienen el rostro corto. Cuando nacen, los pequeños dinosaurios tienen ese rostro corto y con la edad se les va alargando. Bien. Entonces, si las Aves son Dinosaurios, ¿por qué tienen el rostro corto?

La respuesta hay que darla asumiendo que las Aves son Dinosaurios neoténicos, esto es, que retienen en estado adulto características juveniles o inmaduras, como le sucede a algunos Anfibios que retienen en estado adulto las branquias externas juveniles. Puede que la Neotenia en Aves se haya originado por el progresivo adelanto de la madurez sexual, pero de cara a nuestros propósitos no tiene demasiada importancia.

La anatomía comparada ha conseguido establecer dos hechos, al comparar los huesos del cráneo en Dinosaurios y otros Saurópsidos, con Aves antiguas y modernas:

-Primero: el acortamiento del rostro en Aves sucedió por acortamiento del hueso maxilar, con respecto de cómo era en los Dinosaurios.

-Segundo: la parte principal del pico (la valva superior, siempre algo más importante que la inferior) se formó por el alargamiento y la fusión de los dos huesos premaxilares originarios. Es decir, los Dinosaurios antepasados de las Aves tenían dos huesos premaxilares, cortos, que ocupaban la punta del morro. En las Aves, esos dos huesos crecieron en longitud a costa del hueso maxilar, y encima se fusionaron en uno sólo. Puedes ver el proceso en la siguiente ilustración:

Comparación del premaxilar (rojo) y maxilar (verde) en varias líneas de Vertebrados

Es decir, que el pico de las Aves no fue una adquisición evolutiva súbita debida a ninguna mutación genética que fue seleccionada positivamente hasta aparecer, sino que se formó por conformación a partir de estructuras óseas ya existentes. 

Los Ornitomimosaurios también desarrollaron picos de forma independiente

Lo que nos da que pensar es el hecho de que los picos hayan aparecido independientemente en los Ornitisquios y los Ornitomimosaurios, ambos en líneas dinosaurianas de las que no descienden las Aves, que descienden de los Terópodos Coelurosaurios. Dos preguntas debes hacerte:

-¿Por qué el pico aparece independiente y repetidamente en varias líneas de Saurópsidos en general, y de Dinosaurios en particular?

-¿Por qué, de entre todas ellas, sólo las Aves sobrevivieron y consiguieron diversificar sus picos hasta extremos inverosímiles?

Para responder a la primera pregunta, debemos sospechar que la posesión de un pico podría ser ventajosa a la hora de ocupar determinados nichos alimentarios: un pico es una buena herramienta, proporciona agarre, mordida y posibilidades de ataque y defensa, por lo que la pregunta de "¿por qué?" podría transformarse en "¿por qué no?".

Para responder a la segunda pregunta, se me ocurre una poderosa explicación: de entre todos los Vertebrados que desarrollaron un pico repetidamente, sólo las Aves desarrollaron la capacidad de volar. Al transformarse sus extremidades anteriores en alas, las Aves perdieron la función prensil de las manos, que sólo parcialmente pueden suplir con los pies. Por tanto, el pico fue el órgano que sustituyó a las manos en las Aves, y esa es, a mi entender, la razón por la que el pico se desarrolló plenamente y se diversificó en las Aves. Fue esa función prensil la que sí llevó a las determinadas especializaciones tróficas que estimularon el desarrollo y diversificación (pero que no provocaron su origen en sí mismo) de los picos.

La adquisición del vuelo pudo estimular el desarrollo del pico en las aves

¿Te he entendido bien? ¿me preguntas que por qué los murciélagos, que han desarrollado también la capacidad de volar, y han perdido capacidad prensil, no han desarrollado un pico también?. ¡Muy bien!, ahora estás pensando como una científica.

La respuesta está en las distintas especializaciones tróficas: parte de los Quirópteros se alimentan de fruta, para lo que no necesitan necesariamente de un pico. Y la otra parte captura insectos en vuelo usando eco-locación, para lo que su boca corta, ancha y dotada de dientes les funciona muy bien. No veo el por qué deberían desarrollar un pico. No necesitan una determinada función prensil para ello.

En resumen, el pico de las Aves proviene de una línea de Dinosaurios que lo desarrolló en paralelo con otras diferentes líneas, pero en las Aves tuvo éxito y desarrollo pleno al adquirir la función prensil que perdieron al adquirir sus alas para el vuelo, algo que no sucedió en las otras líneas reptilianas que desarrollaron picos.

Los picos: formas y funciones

Pues bien, ahora toca ver cuántos tipos diferentes de picos hay. Los hay para todos los gustos, y cada uno de ellos especializado en un tipo de alimentación, o en varios, pero también hay picos generalistas que valen un poco para todo.

Pico carnívoro: así, para las águilas, buitres, halcones o alcaudones, la alimentación a base de presas que capturan y devoran impone un pico ganchudo y afilado para poder desgarrar la carne tanto de las capturas como de las carroñas.

Pico de águila

Pico granívoro: las aves que se alimentan de semillas, necesitan un pico corto, fuerte y cónico para poder romper con facilidad las semillas, que son normalmente duras. Como por ejemplo, el jilguero o el piquituerto.

Pico de pinzón

Pico frugivoro: el pico frugívoro es compatible con la alimentación granívora, y el ejemplo más clásico es el pico de los loros, periquitos y guacamayos: fuerte y macizo, con la parte inferior como un cascanueces, y una parte superior móvil y ganchuda para extraer la pulpa de las frutas y manipular las semillas que hay en su interior.

Pico de guacamayo

Pico insectívoro: existen dos formas de consumir insectos. La primera de ellas es capturarlos al vuelo. Por eso, golondrinas y vencejos no necesitan de un pico largo, sino de una boca ancha y grande, como también es el caso de los chotacabras. La segunda forma es cogerlos del suelo o de las cortezas de los árboles, de ahí que esta segunda forma requiera un pico preciso en forma de pinza, más o menos largo o grueso como por ejemplo los pájaros carpinteros, los abejarucos o las abubillas.

Pico de abejaruco

Picos limícolas: aquí tenemos una gran variedad de picos ya que las aves limícolas, que consumen invertebrados en humedales y charcos, también tienen diversas formas de alimentarse: pueden prospectar en la arena o el barro, como los zarapitos, que tienen picos largos, finos y curvados como verdaderas sondas, pueden "arponear" la presa como las cigüeñas o las garzas, pueden "barrer" las aguas como la avoceta, o filtrar el agua como la espátula, los flamencos o los patos, para lo que tienen picos cuyos bordes están "serrados" con surcos que permiten expulsar el agua y quedarse con las partículas alimentarias.

Pico de zarapito

Se ha demostrado, en aves limícolas, que las especies con picos más largos se alimentan en áreas de mayor profundidad, y usan el pico de una forma táctil para localizar el alimento, mientras que las especies de picos más cortos se alimentan en áreas de menor profundidad, y usan métodos visuales (picoteo) para obtener su alimento. La longitud de las patas también se correlaciona con la profundidad de búsqueda del alimento.

Picos piscívoros: las aves piscícolas suelen capturar los peces lanzándose en el agua (no todas: las águilas pescadoras los pescan con las garras), por lo que los picos pescadores suelen ser fuertes, con terminación curva para agarrar bien los peces u otros invertebrados marinos como los cefalópodos. Ejemplo, el albatros. Un caso curioso de picos pescadores es el de los pelícanos, que es muy largo para sostener una "red de pesca" en la garganta. Los pelícanos usan la técnica de "pesca con red".

Pico de albatros

Picos nectarívoros: son picos largos, curvados y finos, que permiten al ave llegar al fondo de las flores para sorber su néctar. Por ejemplo, los colibríes, los melifágidos y nectarínidos.

Pico de colibrí

Picos raros y especiales: y luego hay casos de todo tipo, inclasificables, claro (por no hablar de los picos no especializados y generalistas como los de los Córvidos). Como el enorme pico de los tucanes, en principio adaptado a aplastar granos y frutas, pero que se ha demostrado sirve como radiador para mantener fresca la temperatura del animal. O el curioso pico curvado hacia arriba del batará piquicurvo (Clytoctantes alixii), un paseriforme de Sudamérica cuyo pico le permite atrapar presas diminutas. 

Pico de batará

Otro ejemplo de pico peculiar es otro pájaro sudamericano, esta vez un Caradriforme marino, el picotijera (Rhynchops niger), cuya mandíbula inferior es más larga que la superior. Esto es así por su curiosa forma de pescar: el animal vuela a ras del agua con la parte de abajo del pico introduciéndose en el agua hasta que topa con alguna presa. Entonces, el pico se cierra y lo engulle. Por último (aunque hay muchos más ejemplos), puedo hablarte de las extravagantes protuberancias de los picos de los cálaos, que sirven para como cajas de resonancia para amplificar sonidos.

MÚSICA RECOMENDADA: Ian Butcher/Steven Faux - The Life of Birds