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Los científicos extrajeron ADN de aves y reptiles vivos para aprender cómo las escamas finalmente dieron paso a las plumas hace millones de años. Los hallazgos podrían enseñarnos una o dos cosas sobre cómo evolucionó el vuelo.

Crédito: Pexels.

Aunque hoy en día no se parezcan, los reptiles son los parientes más cercanos de las aves. Los dos grupos de vertebrados son descendientes de los arcosaurios, los reptiles gobernantes que una vez dominaron la Tierra hace 250 millones de años. Los arcosaurios incluyen todos los dinosaurios no aviares extintos, parientes de cocodrilos extintos y pterosaurios. Todavía se puede acceder a parte de esta rica historia si sabe dónde buscar los genomas de aves o reptiles.

Un equipo dirigido por el Dr. Cheng-Ming Choung, profesor de patología en la Escuela de Medicina Keck de la Universidad del Sur de California, aprovechó esta cápsula del tiempo molecular para identificar los saltos evolutivos que dieron los arcosaurios en su transición de escamas a plumas. Su trabajo ha identificado hasta ahora una serie de nuevos genes implicados en el desarrollo de escamas y plumas. Para demostrarlo, incluso pudieron convertir las escamas en precursores de plumas activando y desactivando genes clave en la piel de caimán de embriones.

De experimentos torpes a arquitectura altísima

Ahora tenemos una explicación molecular potencial para estos eslabones perdidos hipotéticos, dijo Chuong en un comunicado.

Estos resultados muestran que diferentes perturbaciones causan diferentes niveles de conversión de escamas a plumas, lo que implica que las escamas tienen la capacidad de formar plumas dadas las señales moleculares adecuadas, agregó.

Los análisis genómicos completos de ARN y ADN de pollos y caimanes en desarrollo revelaron cinco módulos morforreguladores ( Sox2 , Zic1 , Grem1 , Spry2 , Sox18 ) que son esenciales para la formación de plumas modernas, según Chuong. Los científicos proponen que estos genes aparecieron debido a diferentes estrategias de adaptación. Después de innumerables iteraciones, los animales desarrollaron la arquitectura de plumas de gran éxito que conocemos hoy, lo que permite a las aves reclamar el cielo como su nicho ecológico.

Escamas embrionarias normales (izquierda) comparadas con el apéndice alargado similar a una pluma después de la manipulación genética (derecha). Crédito: USC.

Dichos módulos pueden agrandar o alargar los apéndices y provocar la diferenciación de la queratina de las plumas. Por ejemplo, cuando se activa el gen Sox2, se activa la brotación de las plumas y se inhibe la formación de escamas. El gen Grem1, por otro lado, induce la ramificación en forma de púas, informaron los autores en la revista Molecular Biology and Evolution.

Estos apéndices similares a plumas muestran los cinco criterios que definen las plumas, lo que sugiere que actúan en un nivel jerárquico más alto en este camino evolutivo, dijo Chuong.

Curiosamente, algunos de estos fenotipos son similares a los apéndices filamentosos inusuales que se encuentran en los fósiles de los dinosaurios emplumados, agregó.

Los apéndices que brotan de la piel del caimán no pueden realmente formar plumas completas porque los caimanes no tienen realmente la arquitectura genética subyacente que soporta estos circuitos de formación de plumas o para mantener las estructuras en su lugar en la piel.

En los últimos años, los paleontólogos han encontrado cada vez más pruebas de las llamadas protoplumas o precursores de plumas en una variedad de especies de dinosaurios. Estas plumas primitivas no eran idénticas a las plumas actuales que lucen las aves y pueden haber sido utilizadas para diferentes propósitos, es decir, no para volar. Estos nuevos hallazgos proporcionan un marco que explica cómo los primeros dinosaurios iniciaron el desarrollo de las plumas, a partir de las escamas.

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