De dinosaurio a gorrión. El origen de las Aves

Querida hija:

Hoy día está establecido por la Ciencia, y aceptado generalmente, que las Aves tienen su origen entre los dinosaurios. Es más, las Aves son Dinosaurios y esta conclusión todavía choca a muchísimas personas no especialistas que reciben esta información por primera vez puesto que, aparentemente, las aves modernas en poco se parecen a la idea que tenemos de lo que es un dinosaurio. ¿Cómo se llegó a esta conclusión? ¿qué grupo de Dinosaurios dio origen a las Aves?. En esta Crónica voy a hablarte sobre una de las transiciones evolutivas más importantes de la Historia de la Vida en nuestro planeta.

Las aves tienen su origen entre los Dinosaurios

¿Las Aves son Dinosaurios?

A primera vista un pájaro se nos aparece como algo muy diferente a lo que es un dinosaurio. Las Aves son Vertebrados muy especializados cuyas profundas modificaciones anatómicas se hallan en relación con el vuelo: huesos neumáticos y ligeros, fusión de numerosos elementos óseos (las vértebras dorsales y caudales, el pigostilo), gran desarrollo del cinturón pectoral, aparición de una quilla para inserción de los músculos que intervienen en el vuelo, la existencia de alas...en unión a otros elementos ajenos al vuelo como un pico sin dientes, existencia de plumas, dedos oponibles para posarse en ramas de árboles, etc...

Entonces, ¿de dónde surgió la idea de que un Ave podría tener algo que ver con un Dinosaurio?

La cosa surgió en 1860 cuando en las calizas litográficas de Solnhofen (Baviera, Alemania) se descubrió una pluma fosilizada de lo que era a todas luces un ave primitiva, y fue descrita como Archaeopteryx litographica. Al año siguiente, 1861, se descubrió un esqueleto casi completo en Langenaltheim, Alemania, que fue descrito por Richard Owen como perteneciente al mismo género. Más adelante se descubrirían más especímenes de esta especie fósil, cuya datación se fijó en el Periodo Jurásico.

Fósil de Archaeopteryx

Se trata de uno de los fósiles más trascendentales de la Historia, puesto que apareció recién publicada El Origen de las Especies de Darwin (1859), y una de las objeciones que se hacía a su teoría de la Evolución era la falta de fósiles transicionales, esto es, que mostrasen formas intermedias entre especies. Pues bien, Archaeopteryx muestra caracteres tanto de reptil como de Ave, incluidas lo que parecen ser extremidades emplumadas que harían las veces de alas para planear (puesto que parece claro que Archaeopteryx no podía volar aún). Se trata precisamente de un fósil transicional. Por consiguiente, la primera conclusión que sacaron los especialistas es que las Aves provenían de los Reptiles. Pero, ¿de qué grupo de reptiles provenían las Aves?

Durante mucho tiempo se pensó que Archaeopteryx era el Ave más antigua conocida y se interpretó como el antepasado de todas las aves modernas. Hoy sabemos que no lo es, pero está evolutivamente cerca de dicha ave ancestral o, en otras palabras, las aves modernas y Archaeopteryx tienen un ancestro común.

Fue en 1868 cuando Thomas Henry Huxley (el "Bulldog" de Darwin) emitió la hipótesis revolucionaria de que las Aves descendían de los Dinosaurios, si bien se apoyó en consideraciones previas de Karl Gegenbaur y Edward Drinker Cope. Lo que hizo Huxley fue un estudio de anatomía comparada entre Archaeopteryx y varios reptiles fósiles. Encontró sorprendentes similitudes anatómicas entre Archaeopteryx y un dinosaurio terópodo: Compsognathus. Especialmente importantes fueron las analogías que encontró en la postura bípeda de ambos y la estructura del pie.

Comparación entre Compsognathus, Archaeopteryx y un ave moderna

Si bien en general esta conclusión no fue mal recibida por la comunidad científica, pronto una explicación alternativa se ofrecería: las similitudes entre Archaeopteryx y Compsognathus se deberían a una convergencia evolutiva y no a un origen común. Además, había otra objeción a esta teoría y era que, según el conocimiento paleontológico que se tenía en la época, el tamaño del brazo de los Terópodos tendía a reducirse lo que parecía contradecir la idea de que luego se desarrollarían las alas de las aves a partir de dichos brazos.

Fue el paleontólogo danés Gerhard Heilmann quien desarrollaría y profundizaría en estas ideas, que expresó en su obra The Origin of Birds, que publicó en 1926. Heilmann no negaba el origen reptiliano de las Aves pero sí negaba que provinieran de los Dinosaurios. Según Heilmann, los Tecodontos no poseían clavícula y esto era una imposibilidad física para el desarrollo del vuelo batido, característico de las Aves.

La obra de Heilmann presentó una explicación alternativa del origen de las aves que hoy no se acepta

Él señalaba hacia otro grupo de Reptiles, los Tecodontos, un grupo de reptiles cuadrúpedos que taxonómicamente hoy no se acepta, y que estaba relacionado con los Pterosaurios y los Cocodrilos (no en balde las aves modernas están más relacionadas con los Cocodrilos que con cualquier otro grupo de reptiles modernos). Esta "Hipótesis Tecodonta" desbancó a la Hipótesis Dinosauriana de Huxley y se hizo dominante durante décadas en el mundo académico.

Hija mía, debes entender que el conocimiento paleontológico es algo muy parecido a resolver un puzzle. Imagina que la Historia de la Vida es un puzzle de 1.000 piezas. Pues bien, los paleontólogos tienen que reconstruir dicha Historia a partir de dos o tres piezas. Cada vez que se hallan piezas nuevas (fósiles nuevos) a menudo su encaje en el puzzle obliga a derribar teorías obsoletas y construir teorías enteramente nuevas. Es lo que se conoce como "imperfección del registro geológico"

Por eso, la hipótesis tecodonta de Heilmann saltaría en mil pedazos en los años 1970 debido a los nuevos fósiles que se encontraron durante los años 50 y 60 del siglo XX. Para empezar, en 1954 Maleev describe Therizinosaurus, un Terópodo que, contrariamente a lo que se suponía, sí presentaba largos brazos con larguísimos dedos que sí parecían capaces de evolucionar en alas. Los Therizinosáuridos incluyeron más especies que presentaban dicha característica. Además, se descubre que los terópodos sí tenían clavículas. Es más, las tenían fusionadas en el hueso llamado "fúrcula", que también está presente en las Aves.

El descubrimiento de Deinonychus fue fundamental para esclarecer el origen de las aves

Pero fue el descubrimiento en 1964 de otro terópodo, Deinonychus, el que acabaría inclinando la balanza hacia el origen dinosauriano de las Aves como había predicho Huxley un siglo antes. John Ostrom describe este fósil en 1969 y lo compara con Archaeopteryx, encontrando confirmación punto por punto a las ideas de Huxley. John Ostrom y otros colegas suyos protagonizaron lo que se denominó, durante los años 1970, el "Renacimiento de los Dinosaurios". A la luz de los nuevos descubrimientos de fósiles y nuevos enfoques interpretativos, se cambió la visión que se tenía de los dinosaurios como seres lentos y poco inteligentes, a animales de metabolismo evolucionado, dinámicos y que exhibían una gran variedad de comportamientos.

Ostrom, por consiguiente, recupera en 1973 la hipótesis de que las Aves sí descienden de Dinosaurios Terópodos, y publica sus ideas en 1976. La confirmación de sus teorías (en realidad, de Huxley) vino por dos lados. En primer lugar, en 1986 Jacques Gauthier aplica el moderno análisis filogenético a las Aves, encontrando evidencia de que son Dinosaurios, y por otro lado, a partir de 1990 se empiezan a encontrar restos fósiles de Dinosaurios emplumados en China, lo que ha revolucionado nuestra comprensión no sólo del origen de las Aves, sino del mismo origen de las plumas y del vuelo si bien la posesión de plumas no es exclusivo de las Aves.

Sólo muy poquitos científicos siguen sin aceptar este hecho. Y se les conoce en el mundo académico como BANDITS ("bandidos", acrónimo de Birds Are Not Dinosaurs). 

¿Qué lugar ocupan las Aves en el Árbol de los Dinosaurios?

Bien hija, ya sabes cómo se llegó a la conclusión de que las aves son dinosarios. Ahora me toca explicarte qué tipo de dinosaurios son. O, en otras palabras, tenemos que ubicar a las Aves en el Árbol de la Vida lo que nos obligará a decidir qué es un Ave en realidad.

Como ya te expliqué más arriba, las aves son dinosaurios terópodos. Son éstos dinosaurios saurisquios (curiosamente la pelvis de las aves deriva de la pelvis saurisquia, y no de la ornitisquia) que tienen los huesos huecos, son bípedos y tienen tres dedos funcionales en cada extremidad. Si bien al principio se pensaba que era un grupo esencialmente carnívoro y depredador, como por ejemplo Compsognathus longipes o el famoso Velociraptor mongoliensis, con el hallazgo de los Terizinosaurios se comprendió que también había herbívoros especializados en este grupo, del que se conocen nada menos que 10.500 especies.

Cladograma que muestra el lugar de los Terópodos Celurosaurios

Desde el punto de vista del origen de las Aves, los terópodos nos interesan porque en este grupo aparece por primera vez la fúrcula, esto es, un hueso formado por la unión de las dos clavículas y que es muy característico de las aves. Dentro de los terópodos, el linaje de las aves se origina en un grupo llamado Celurosaurios (Coelurosauria).

Los celurosaurios incluyen grupos como los Tiranosáuridos (con el archifamoso Tyrannosaurus), los Ornitomímidos (como Alvarezsaurus), los Oviraptóridos y Troodóntidos, los Terizinosáuridos de los que ya te he hablado, los Maniraptores o los Dromeosáuridos. Se ha encontrado al menos que existen especies emplumadas en todos los linajes de Celurosaurios, lo que ha llevado a algunos especialistas a pensar que todos los celurosaurios estaban emplumados. Debes fijar ahora tu atención en el grupo de los Maniraptores, que es el grupo que lleva a las Aves.

Los Maniraptores se caracterizaron por largos brazos y dedos

En los Maniraptores (que incluyen a los Deinonichosaurios, Oviraptores, Therizinosaurios y el linaje que lleva a las Aves) aparecen dos características óseas (que comparten todos los grupos de maniraptores) que heredarán las aves: el hueso púbico dirigido hacia atrás y un hueso carpal (en la muñeca) con forma de media luna, muy característico.

Dentro de los Maniraptores se ha definido un "clado" o grupo llamado Paraves, que incluye los Dromeosauios, los Troodóntidos y el grupo de las Aves. Lo más interesante es que dentro de Paraves aparecen las alas. Si bien no parece claro que estas alas permitieran un verdadero vuelo batido, pero sí al menos un vuelo planeado. El origen del vuelo no se corresponde exactamente con el origen de las aves, puesto que como ves, no sólo el linaje de las aves desarrolló alas, pero sí está estrechamente relacionado con esta cuestión. Básicamente existen dos teorías sobre el origen del vuelo: "de abajo arriba", es decir, a partir de dinosaurios corredores que usarían sus alas originalmente para equilibrar una carrera cada vez más veloz, o de "arriba abajo", a partir de dinosaurios que vivían en árboles y cuyo planeo les ayudaría en sus desplazamientos de árbol en árbol. Ambas teorías tienen sus pros y contras, sus defensores y sus detractores.

Balaur bondoc vivió en Rumania hace 67 millones de años, y es un ejemplo de Avial (Emily Willoughby)

Entre el grupo de Paraves, las Aves se definen dentro de un grupo denominado Avialae, o "aviales". Aquí se desarrolla ya el pigostilo, muy característico de las aves. Para un ave, la larga cola de un dinosaurio es un estorbo para volar ya que pesa mucho. Por tanto, para aligerar el esqueleto los aviales redujeron la cola hasta un muñón óseo producto de la fusión de las vértebras caudales, y la función de la cola pasó a desempeñarla un grupo de plumas (las plumas caudales). Aquí, entre los aviales, se encuentra Archaeopteryx. Tal como te expliqué al comienzo, Archaeopteryx está muy cerca de las Aves, ya que es un avial, pero no está en la línea que lleva finalmente a las Aves modernas, que descienden de una rama paralela a Archaeopteryx llamada Ornithothoraces.

Mirarce eatoni fue un ejemplo de ave Ornithothorax (Brian Engh)

Aquí ya podemos hablar de Aves verdaderas. Las Ornithothoraces tienen un tórax completamente aviano, incluyendo la quilla, hueso fundamental para el vuelo ya que permite la inserción de los fuertes músculos voladores. Dentro de este clado se han reconocido tres linajes de Aves. Dos de ellos son fósiles: Enianthiornites y Hesperornithiformes, y el linaje actual de aves modernas, llamado Neornithes.

Existía una controversia entre los especialistas sobre el origen exacto de las Aves modernas. Una teoría propugnaba que las aves modernas se originaron como una radiación evolutiva una vez que se extinguieron los Dinosaurios no avianos, hace 66 millones de años. La teoría alternativa es que las Neornithes ya habían aparecido antes de la extinción de los Dinosaurios no avianos y que convivieron con ellos.

Las aves modernas se conocen técnicamente como "Neornithes"

La paleontología apoyaba la primera teoría ya que no se habían encontrado restos fósiles de neornites antes de la Extinción, pero la genética apoyaba la segunda ya que los estudios filogenéticos nos mostraban un "reloj molecular" (que nos indica cuándo un linaje se separa de otro) que nos llevaba mucho antes en el tiempo. Pero ya te dije que el registro geológico es imperfecto, y en 2005 investigadores argentinos y estadounidenses describieron un fósil de ave neornite que fue encontrada en Isla Vega (Antártida), llamada Vegavis iaai, del linaje de los Anseriformes, y que corresponde a antes de la Extinción de los Dinosaurios. Por tanto, quedó demostrada la segunda hipótesis y podemos decir que el linaje de las Aves modernas o, al menos de ciertos linajes de ellas, se remonta hace unos 100 millones de años en el Cretácico.

Esta es la secuencia-resumen del origen de las Aves:

Dinosaurios Terópodos -> Celurosaurios -> Maniraptores -> Paraves -> Avialae -> Ornithothoraces

Implicaciones del origen dinosauriano de las Aves

Una vez establecido inequívocamente el origen dinosauriano de las Aves, vamos a reflexionar un poco sobre este hecho y ver qué implicaciones tiene.

En primer lugar, ¿qué es un Ave?. La pregunta puede parecer tonta pero tiene su miga. Como has podido comprobar, las Aves son Dinosaurios. De hecho, son los únicos dinosaurios vivientes. Pero si son dinosaurios, ¿en qué punto exacto podemos dejar de hablar de dinosaurios no avianos y empezar a hablar de Aves? o, en otras palabras, ¿dónde trazamos la línea a partir de la cual hablamos de Aves?

Bueno, podrás pensar...las aves son los vertebrados que llevan plumas. Pero ya sabemos que los dinosaurios celurosaurios, como Velociraptor, también tenían plumas. ¿Era Velociraptor un Ave?. También podrías pensar que las aves son los vertebrados que tienen alas. Pero los escansiopterigios, un grupo de dinosaurios dentro de Paraves, tenían alas membranosas como los murciélagos. ¿Eran Aves los escansiopterígidos?

Velociraptor tenía plumas, pero no se encuentra en la ascendencia de las aves

Ya vas viendo que la cosa no es tan fácil. Existe un continuo evolutivo desde los Terópodos hasta las Aves modernas, por lo que todo límite que se imponga será siempre arbitrario dentro de este largo linaje. Por tanto, los especialistas han hecho lo único que podían hacer: llegar a un consenso sobre dónde poner esa línea, sabiendo que es arbitraria y nunca va a ser algo definitivo. Así, inicialmente los especialistas hablaban de Aves refiriéndose a los descendientes del Ultimo Antepasado Común de las aves actuales y Archaeopteryx, esto es, Aves serían los integrantes del clado Avialae. Pero en los últimos tiempos parece imponerse la definición de Aves como los descendientes del Último Antepasado Común de las Aves modernas y fósiles, esto es, reducimos la definición de Aves al grupo de las Neornithes.

Una segunda consideración tiene que ver con la "extinción" de los dinosaurios, que ahora hay que puntualizar refiriéndose a los dinosaurios "no avianos". Antiguamente se decía que el Imperio Romano desapareció cuando en 476 fue depuesto el último Emperador romano residente en Roma. Pero los historiadores recordaban que el Imperio Romano de Oriente (no menos romano) subsistió bajo el nombre de Imperio Bizantino. Con las Aves pasa lo mismo. Se extinguieron los dinosaurios no avianos, pero los dinosaurios avianos siguen entre nosotros, ergo, los dinosaurios no se han extinguido.

La "explicación" dominante sobre la extinción de los dinosaurios fue que cayó un meteorito del cielo

Ya sabes que la interpretación dominante al respecto es que cayó un pepinazo del cielo y ¡Bum!, los dinosaurios pasaron a la Historia junto con otros grupos zoológicos en la que se ha llamado la Gran Extinción del Cretácico. Y también hasta los pingüinos en el Antártico saben que yo no me lo creo ni de broma.

¿Qué sucedió con las Aves?. Bueno, podrías pensar que el dominio de la capacidad de vuelo les confirió una ventaja sobre los demás dinosaurios, que les permitió sobrevivir al Gran Pepinazo. Bien, pero la cosa es más compleja aún porque si examinamos qué sucedió con las Aves en el famoso Gran Cataclismo, resulta que de los tres linajes de Aves existentes entonces, las Neornithes, las Enianthiornithes y las Hesperornithiformes, sólo sobrevivieron las Neornithes, las Aves modernas.

Es decir, se me hace muy difícil de tragar que un Gran Cataclismo sea tan selectivo como para exterminar linajes zoológicos enteros mientras que mantuvieron otros linajes intactos, como los Cocodrilos por ejemplo. Me explicaré mejor. Imagínate que cae un meteorito gigante y se desata un cataclismo. Bien. Se trata, por definición, de un acontecimiento caótico, azaroso. Puede caer en cualquier sitio: tierra o mar. Puede desatar más o menos energía. En teoría, podría afectar a unos individuos (los más cercanos) pero no afectar a los más lejanos. Pero que ese meteorito no afecte a individuos, sino a linajes zoológicos, es lo que siempre me ha hecho sospechar que la Gran Extinción del Cretácico se debió a causas biológicas, y eso explica que afectase a ciertos linajes, o grupos zoológicos, y no a otros.

Las aves son, ni más ni menos, que dinosaurios que no se han extinguido

Te pondré un experimento mental para fijarte esta idea. Imagínate que el planeta estuviera habitado por osos, ciervos y monos únicamente. Imagínate que cae un gran meteorito en un lugar dado de nuestro planeta, Siberia por ejemplo. Cabría esperar que el impacto desataría un cataclismo que mataría tanto a los osos, los ciervos y los monos que estuvieran en el área de influencia del meteorito. Pero lo que sucedió con el meteorito de los dinosaurios, es que mató a los osos y los ciervos de todo el planeta, pero dejó intactos a los monos de todo el planeta. ¿Entiendes por dónde voy?. Ningún Meteorito afecta selectivamente a ciertos linajes y deja intactos a otros.

Ya tienes material para reflexionar.

MÚSICA RECOMENDADA: Michael Giacchino - Jurassic World