Análisis moleculares en plumas de fósiles de un pequeño dinosaurio con plumas del Jurásico ayudan a identificar cuándo desarrollaron la capacidad de vuelo durante la transición de dinosaurio-ave.
Anchiornis era un pequeño dinosaurio de cuatro alas con plumas que vivía en lo que hoy es China hace unos 160 millones de años, casi 10 millones de años antes del Archaeopteryx, la primera ave reconocida.
Un equipo de investigadores del Instituto de Geología y Paleontología de Nanjing, en China, la Universidad Estatal de Carolina del Norte y la Universidad de Carolina del Sur, en Estados Unidos, analizaron las plumas de Anchiornis para ver cómo diferían a nivel molecular de las de las aves fósiles más jóvenes y las aves modernas.
«Las plumas modernas de las aves están compuestas principalmente de beta-queratina, una proteína que también se encuentra en la piel, las garras y los picos de reptiles y aves. Las plumas difieren de estos otros tejidos que contienen beta-queratina, porque la proteína de la pluma se modifica de una manera que los hace más flexibles», dice la coautora de un artículo que describe la investigación, Mary Schweitzer, profesora de Ciencias Biológicas en la Universidad de Carolina del Norte, con una cita conjunta en el Museo de Ciencias Naturales de Carolina del Norte.
«En algún momento durante la evolución de las plumas, uno de los genes de la beta-queratina experimentó un evento de eliminación, haciendo que la proteína resultante fuera un poco más pequeña. Esta eliminación cambió la biofísica de la pluma a algo más flexible, un requisito para el vuelo. Si podemos señalar cuándo, y en qué organismos, se produjo ese evento de eliminación, comprenderemos mejor cuándo evolucionó el vuelo durante la transición de los dinosaurios a las aves», subraya.
Expresión de dos proteínas en las plumas
Los investigadores, liderados por Yanhong Pan, investigador visitante del Instituto Nanjing, examinaron plumas fosilizadas de Anchiornis, usando microscopía electrónica de alta resolución, así como múltiples técnicas químicas e inmunológicas para determinar la composición molecular de las plumas.
Hicieron lo mismo con otras plumas de las eras Mesozoica y Cenozoica, así como con otros tejidos de beta-queratina que no se esperaba que mostraran esta eliminación, y luego compararon los resultados con plumas y tejidos de aves modernos.
Encontraron que las plumas de Anchiornis estaban formadas por beta-queratinas y alfa-queratinas, una proteína que todos los vertebrados terrestres tienen, incluidos los mamíferos. Esto fue sorprendente porque la alfa-queratina está presente solo en pequeñas cantidades en las plumas modernas. Además de coexpresar ambas proteínas de la queratina, las plumas de Anchiornis ya habían sufrido el evento de eliminación que diferencia a las plumas de otros tejidos.
«Los relojes moleculares, que utilizan los científicos como puntos de referencia para la divergencia genética y evolutiva, predicen que la eliminación, y por lo tanto las plumas de vuelo funcionales, evolucionaron hace unos 145 millones de años –dice Schweitzer–.
Anchiornis es millones de años más viejo, pero tiene la forma de proteína acortada. Este trabajo muestra que podemos utilizar datos de fósiles moleculares para mejorar los relojes moleculares y su precisión. Podemos comenzar a programar los eventos genéticos en la transición de dinosaurio-ave a través de ausencia o presencia de estas dos queratinas. Los datos también proporcionan más información sobre cómo evolucionaron las plumas para permitir el vuelo».
Los detalles del trabajo, del que Pan es el autor principal, se publican en Proceedings of the National Academy of Sciences. Wenxia Zheng y Elena Schroeter, de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, y Roger Sawyer, de la Universidad de Carolina del Sur, también contribuyeron al trabajo, que fue financiado en parte por la Fundación Nacional de Ciencias y la Packard Foundation.